DE60104705T2 - IMPROVED CONTROL WITH ADAPTIVE SCANNING METHOD FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING - Google Patents
IMPROVED CONTROL WITH ADAPTIVE SCANNING METHOD FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING Download PDFInfo
- Publication number
- DE60104705T2 DE60104705T2 DE60104705T DE60104705T DE60104705T2 DE 60104705 T2 DE60104705 T2 DE 60104705T2 DE 60104705 T DE60104705 T DE 60104705T DE 60104705 T DE60104705 T DE 60104705T DE 60104705 T2 DE60104705 T2 DE 60104705T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- model
- matrix
- plant
- parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 480
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 49
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 352
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 87
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 57
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 33
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 27
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 112
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 66
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 29
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 29
- 230000006870 function Effects 0.000 description 25
- 229940050561 matrix product Drugs 0.000 description 23
- 238000013515 script Methods 0.000 description 21
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 19
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 description 9
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000009021 linear effect Effects 0.000 description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 8
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 7
- 238000003070 Statistical process control Methods 0.000 description 6
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B21/00—Systems involving sampling of the variable controlled
- G05B21/02—Systems involving sampling of the variable controlled electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/048—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators using a predictor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterherstellungstechnologie und betrifft insbesondere ein Verfahren für die Steuerung und Optimierung der Halbleiterherstellung.The This invention relates generally to semiconductor manufacturing technology and more particularly relates to a method of control and optimization semiconductor manufacturing.
HINTERGRUNDBACKGROUND
US-A-3 777 128 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gewinnung von Eingangsdaten für einen Computer, der die Vorgänge einer Maschinenanlage steuert. Die Daten werden von Rückkopplungsaufnehmern, die funktionsmäßig mit Maschinengleitschienen verbunden sind, zu dem Computer zurückgespeist. Wenn die Geschwindigkeit der Maschinengleitschienen sich ändert, werden die Rückkopplungsdaten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit von dem Computer abgetastet.US-A-3 No. 777,128 discloses an apparatus and method for recovery of input data for one Computer that processes a machinery controls. The data is collected by feedback sensors, the functionally with Machine slide rails are connected, fed back to the computer. If the speed of the machine slides will change the feedback data Scanned at different speeds from the computer.
US-A-5 926 690 offenbart einen Einzeldurchlaufsteuerungsprozess zum Steuern kritischer Abmessungen. Eine Steuerung basiert auf einem Prozessmodell, das von Durchlauf zu Durchlauf angewendet wird.US-A-5 926 690 discloses a single-pass control process for controlling critical dimensions. A controller is based on a process model that is applied from run to run.
Es gibt ein stetiges Bestreben in der Halbleiterindustrie, die Qualität, Zuverlässigkeit und den Durchsatz von integrierten Schaltungsbauelementen, beispielsweise Mikroprozessoren, Speicherbauelementen und dergleichen zu erhöhen. Dieses Bestreben wird durch die Nachfrage von Verbrauchern für Computer und elektronische Geräte mit höherer Qualität, die zuverlässiger arbeiten noch bestärkt. Diese Anforderungen führten zu einer ständigen Verbesserung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, beispielsweise Transistoren sowie bei der Herstellung integrierter Schaltungen, in denen derartige Transistoren eingebaut sind. Ferner führt das Verringern der Defekte bei der Herstellung der Komponenten eines typischen Transistors auch dazu, die Gesamtkosten pro Transistor sowie die Kosten für integrierte Schaltungen, in denen derartige Transistoren verwendet sind, zu senken.It gives a steady effort in the semiconductor industry, the quality, reliability and the throughput of integrated circuit devices, for example Microprocessors, memory devices and the like to increase. This Aspiration is driven by the demand from consumers for computers and electronic devices with higher Quality, the more reliable work is still encouraged. These requirements led to a permanent one Improvement in the manufacture of semiconductor devices, for example Transistors and in the manufacture of integrated circuits, in which such transistors are installed. Furthermore, this leads Reduce the defects in the production of the components of a typical transistor also adds to the total cost per transistor as well as the costs for integrated circuits using such transistors are to lower.
Die Technologien, auf denen die Halbleiterprozessanlagen beruhen, haben in den letzten Jahren beträchtliche Aufmerksamkeit erfahren, wodurch sich wesentliche Verbesserungen ergaben. Trotz der Fortschritte, die auf diesem Bereich erzielt werden, weisen viele Prozessanlagen, die gegenwärtig kommerziell verfügbar sind, gewisse Nachteile auf. Insbesondere mangelt es derartigen Anlagen häufig an Möglichkeiten für die Prozessdatenüberwachung, etwa die Möglichkeit, historische Parameterdaten in einem anwenderfreundlichen Format bereitzustellen, sowie für das Registrieren von Ereignissen, die graphische Echtzeitdarstellung sowohl aktueller Prozessparameter als auch der Prozessparameter des gesamten Durchlaufs und eine Fernüberwachung, d. h. Vorort und weltweit. Diese Nachteile können eine nicht optimale Steuerung kritischer Prozessparameter nach sich ziehen, etwa dem Durchsatz, der Genauigkeit, der Stabilität und Wiederholbarkeit, von Prozesstemperaturen, mechanischen Anlagenparametern und dergleichen. Diese Fluktuation zeigt sich als Schwankungen innerhalb eines Durchlaufes, als Schwankungen von Durchlauf zu Durchlauf und als Schwankungen von Anlage zu Anlage, die sich zu Abweichungen in der Produktqualität und dem Leistungsverhalten weiterentwickeln können, wohingegen ein verbessertes Überwachungs- und Diagnosesystem für derartige Anlagen Mittel zur Überwachung dieser Fluktuation sowie Mittel zur Optimierung der Steuerung kritischer Parameter bereit stellen könnten.The Technologies on which the semiconductor process plants are based have considerable in recent years Get attention, resulting in significant improvements revealed. Despite the progress made in this area many process plants that are currently commercially available, certain disadvantages. In particular, such facilities are lacking often at possibilities for process data monitoring, about the possibility historical parameter data in a user-friendly format to provide, as well as for the recording of events, the graphic real-time representation both current process parameters and the process parameters of the entire run and a remote monitoring, d. H. Suburb and worldwide. These disadvantages can a non-optimal control of critical process parameters such as throughput, accuracy, stability and repeatability, of process temperatures, mechanical system parameters and the like. This fluctuation shows up as fluctuations within a run, as variations from run to run and as fluctuations from plant to plant, resulting in variations in product quality and the Performance, while improving surveillance and diagnostic system for such installations means of monitoring this fluctuation as well as means of optimizing the control critical Could provide parameters.
Eine Steuerung von Durchlauf zu Durchlauf, wie sie bei der Halbleitermassenherstellung basierend auf einer Vielzahl von Produkten durchgeführt wird, ist nicht einfach in die Bedingungen traditioneller Vorgehensweisen für die Prozesssteuerung einzuführen. Gemäß einem typischen Ansatz wird ein Prozessmodell mit einem vorgegebenen Satz an Zuständen, Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen definiert. In einigen Fällen ist das Modell statisch und in anderen Fällen ändert sich das Modell im Laufe der Zeit. Zu jedem Zeitpunkt beeinflussen Eingangsgrößen und Störungen die Zustände und es werden Ausgangsgrößen gemessen. Danach führt die Steuerung eine Aktualisierung durch und der Prozess wird wiederholt. Ein Grund, warum dieser Ansatz nicht immer anwendbar ist, besteht dann, dass häufig mehrere Prozessanlagen sowie mehrere Produkte vorhanden sind. Ferner werden von allen Messungen, die für einen Prozess wichtig sind, lediglich einige im Allgemeinen bei jedem Durchlauf ermittelt. Zu Bestimmen, wie die Steuerung in dieser Situation Werte aktualisiert, kann eine herausfordernde Aufgabe sein.A Control from run to run, as in semiconductor mass production based on a variety of products, is not easy in the conditions of traditional practices for the Introduce process control. According to one Typical approach becomes a process model with a given set at states, Input variables and Outputs defined. In some cases the model is static and in other cases the model changes over time currently. At any time influence input quantities and disorders the conditions and output quantities are measured. After that leads the controller performs an update and the process is repeated. One reason why this approach is not always applicable is then, that often Several process plants and several products are available. Further become of all measurements that are important for a process only a few are generally detected at each pass. To Determine how the controller updates values in this situation can be a challenging task.
Eine Einzeldurchlaufsteuerung hängt davon ab, dass ein Prozessmodel vorhanden ist, das von Durchlauf zu Durchlauf konsistent korrekt ist. Wenn die diversen Prozesse, die auf der Anlage ausgeführt werden, deutlich unterschiedlich sind, kann sich die Steuerung in unerwarteter Weise verhalten, da eine Änderung in einem neuen Prozess als eine große Störung in Erscheinung treten kann. Ferner kann es einige aufeinanderfolgende Durchläufe für einen gegebenen Prozess erfordern, bis sich die Steuerung stabilisiert, wobei Herstellungsgrenzen dies verhindern können. Es ist wünschenswert, dass die Steuerung optimale Einstellungen für alle Prozesse, die auf der Anlage auszuführen sind, bestimmt, unabhängig von der Reihenfolge, in der diese auftreten.A single pass control depends on having a process model that is consistently correct from run to run. If the various processes that run on the plant are significantly different, the controller may behave in an unexpected manner, as a change in a new process may appear as a major disruption. Furthermore, there may be some on each other require subsequent passes for a given process until control stabilizes, and manufacturing limits may prevent this. It is desirable for the controller to determine optimal settings for all processes to be performed on the equipment, regardless of the order in which they occur.
Ein Beispiel eines Systems, das dieses Verhalten zeigt, ist die chemisch-mechanische Einebnung (CMP) von Zwischenschichtdielektrika (ILD). Auf Grund von Unterschieden in der Strukturdichte und der Verarbeitungsgeschichte ergibt sich für jede Schicht/Produktkombination eine unterschiedliche Bearbeitungsgeschwindigkeit. Da ferner jedes Produkt so qualifiziert ist, um mit diversen Anlageneinstellungen bearbeitet zu werden, gibt es ferner systematische Schwankungen, die durch Unterschiede zwischen den Anlagen hervorgerufen werden. Somit besteht eines der vielen Steuerungsprobleme darin, die optimalen Einstellungen für jede Kombination aus Produkt/Schicht/Anlage, die sich ergibt, zu bestimmen. Ferner werden die Messwerte, die der Steuerung die Informationen zuführen (etwa Messungen der Abtragsrate von Produktscheiben und/oder Testscheiben während Qualifizierungsereignissen), zu unterschiedlichen Intervallen auf der Grundlage von Betriebsregeln ohne Rücksicht auf die Steuerungsprobleme ermittelt.One An example of a system that demonstrates this behavior is the chemical-mechanical one Leveling (CMP) of interlayer dielectrics (ILD). On reason of differences in structure density and processing history arises for each layer / product combination a different processing speed. Furthermore, because every product is so qualified to work with diverse plant settings there are also systematic fluctuations, caused by differences between the systems. Thus, one of the many control problems is the optimal one Settings for each Combination of product / layer / plant that results to determine. Further, the readings that control the information respectively (For example, measurements of the removal rate of product slices and / or test slices while Qualification events) at different intervals the basis of operating rules without regard to the control problems determined.
Andere Parameter, die günstigerweise zu beobachten und zu steuern sind, sind Prozessparameter, die mit dem schnellen thermischen Verarbeiten (RTP) zusammenhängen. Zu Beispielen derartiger Prozessparameter gehören die Temperatur und die Leuchtenleistungspegel, denen Siliziumscheiben und/oder Werkstücke während der schnellen thermischen Bearbeitung (RTP) ausgesetzt sind, und die beispielsweise zum Aktivieren von Dotierimplantationsstoffen angewendet werden. Das Verhalten der schnellen thermischen Bearbeitung (RTP) verschlechtert sich typischerweise bei zunehmender Anzahl von Prozessdurchläufen teilweise auf Grund der Abweichung entsprechender Einstellungen der Anlage für die schnelle thermische Bearbeitung (RTP) und/oder der Sensoren der schnellen thermischen Bearbeitung (RTP). Dies kann Unterschiede bei der Scheibenbearbeitung zwischen aufeinanderfolgenden Durchläufen oder Stapeln oder Losen von Scheiben bewirken, wo durch ein abnehmender Durchsatz für beanstandungsfreie Scheiben, eine reduzierte Zuverlässigkeit, eine verringerte Genauigkeit und eine reduzierte Präzision bei dem Halbleiterherstellungsprozess hervorgerufen wird.Other Parameters that, favorably to observe and control are process parameters that with related to rapid thermal processing (RTP). To Examples of such process parameters include temperature and Luminaire power levels to which silicon wafers and / or workpieces during the Rapid thermal processing (RTP) are exposed, and the For example, for activating doping implants used become. The behavior of rapid thermal processing (RTP) typically degrades as the number of process runs increases due to the deviation of corresponding settings of the system for the rapid thermal processing (RTP) and / or sensors of the fast thermal processing (RTP). This may be differences in the disc processing between successive passes or Stacking or loose slices cause where by a decreasing Throughput for complaint-free discs, a reduced reliability, reduced accuracy and reduced precision the semiconductor manufacturing process.
Jedoch sind traditionelle statistische Prozesssteuerungs- (SPC) Techniken häufig nicht adäquat, um in präziser Weise Prozessparameter zu steuern, die mit der schnellen thermischen Bearbeitung (RTP) in der Halbleiter- und mikroelektronischen Bauelementeherstellung in Beziehung stehen, um damit das Bauteilverhalten und die Ausbeute zu optimieren. Typischerweise wird in statistischen Prozesssteuerungs- (SPC) Techniken ein Sollwert und eine Streuung um den Sollwert für die mit der schnellen thermischen Bearbeitung (RTP) in Beziehung stehenden Prozessparametern festgelegt. Die statistischen Prozesssteuerungs(SPC) Techniken versuchen dann, die Abweichung von dem Sollwert zu minimieren, ohne automatisch die entsprechenden Sollwerte zur Optimierung des Halbleiterbauelementverhaltens und/oder zur Optimierung der Halbleiterbauelementausbeute und Durchsatzes automatisch einzustellen und anzupassen. Ferner kann das blinde Minimieren von nicht adaptiven Prozessfluktuationen um entsprechende Sollwerte unter Umständen nicht zu einer Erhöhung der Prozessausbeute und des Durchsatzes führen.however are traditional statistical process control (SPC) techniques often not adequate, in order to be more precise Way to control process parameters associated with the rapid thermal Machining (RTP) in semiconductor and microelectronic device manufacturing in relation to component behavior and yield to optimize. Typically, in statistical process control (SPC) Techniques a setpoint and a spread around the setpoint for the of rapid thermal processing (RTP) Process parameters set. The Statistical Process Control (SPC) Techniques then try to minimize the deviation from the setpoint, without automatically setting the appropriate setpoints to optimize the Semiconductor device behavior and / or to optimize the semiconductor device yield and adjust throughput automatically. Further can blindly minimize non-adaptive process fluctuations may not increase the value of the corresponding setpoints Process yield and throughput lead.
Herkömmliche Steuerungstechniken sind häufig wenig wirksam beim Reduzieren von Bearbeitungen abseits des Sollwertes und beim Verbessern der Ausbeute für gewisse Sorten. Beispielsweise werden elektrische Scheibentestmessungen (WET) typischerweise nicht auf prozessierten Scheiben ausgeführt, bis nicht eine relativ lange Zeit nach der Bearbeitung der Scheiben verstrichen ist, was manchmal bis zu einigen Wochen betragen kann. Wenn ein oder mehrere Prozessschritte entsprechende Scheiben erzeugen, die die elektrischen Scheibentestmessungen (WET) als nicht akzeptabel auszeichnen, so dass die resultierenden Scheiben entsorgt werden müssen, so verläuft diese fehlerhafte Verarbeitung zunächst unerkannt und unkorrigiert für eine gewisse Zeitdauer, die häufig Wochen betragen kann, woraus viele fehlerhafte Scheiben, eine Menge vergeudetes Material und ein insgesamt reduzierter Durchsatz resultiert.conventional Control techniques are common less effective at reducing off-set operations and improving the yield for certain varieties. For example typically, electrical wheel test measurements (WET) will not work executed on processed disks, not a relative long time after the processing of the discs has passed, what sometimes up to a few weeks. If one or more Process steps produce corresponding slices that the electrical Wheel test measurements (WET) are unacceptable, see above that the resulting discs must be disposed of, so extends This erroneous processing initially unrecognized and uncorrected for a certain Time duration, often Weeks, resulting in many faulty slices, a lot of wasted Material and an overall reduced throughput results.
Messtechnische Vorgänge erfordern einen beträchtlichen Aufwand an Kapital und beanspruchen einen großen Anteil der Umlaufzeit bei der Halbleiterherstellung. Das Optimieren der Messtechnik kann daher deutlich die Investitionskosten der Fabrik und die Betriebskosten verringern. Jedoch sind herkömmliche Verfahren zum Optimieren häufig auf adhoc- Entscheidungen und/oder in einigen Fällen auf einer sorgfältigen statistischen Analyse beruhend, um eine „beste" Abtastrate für einen gegebenen Prozess/Operation zu bestimmen, wodurch die Verbesserungen bei der Steuerung, die mit der erhöhten Abtastrate einhergehen, gegen die höheren Kosten einer derartigen erhöhten Abtastung abgewogen werden.Metrological operations require a considerable Expenditure of capital and claim a large proportion of the orbital period semiconductor manufacturing. The optimization of the measurement technique can therefore be clear reduce the investment costs of the factory and the operating costs. However, conventional ones are Method of optimizing frequently on ad hoc decisions and / or in some cases on a careful statistical analysis based on a "best" sample rate for a given process / operation to determine what the improvements in the control, the with the raised Sampling rate, against the higher cost of such increased Be weighed sampling.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Auswirkungen eines oder mehrerer der zuvor genannten Probleme zumindest zu reduzieren oder die Probleme zu lösen.The present invention aims to provide the effects of one or more of the foregoing At least reduce problems or solve the problems.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Abtasten zumindest eines Parameters, der für die Bearbeitung kennzeichnend ist, die an einen Werkstück in mindestens einem Prozessschritt durch durchgeführt wird, und Modellieren des mindestens einen charakteristischen abgetasteten Parameters unter Anwendung eines adaptiven Abtastprozessmodells, wobei das Abtasten als ein integrierter Bestandteil einer dynamischen Steuerungsumgebung behandelt wird, das Abtasten auf der Grundlage situationsbezogener Informationen und/oder vorgeschalteter Ereignisse und/oder Erfordernisse von Einzeldurchlaufsteuerungen variiert wird. Das Verfahren umfasst ferner das Anwenden des adaptiven Abtastprozessmodells, um die Bearbeitung, die in dem mindestens einen Prozessschritt ausgeführt wird, zu modifizieren. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, wobei das System umfasst: eine Anlage zum Abtasten mindestens eines Parameters, der für eine Bearbeitung charakteristisch ist, die an einem Werkstück in mindestens einem Prozessschritt durchgeführt wird, und einen Computer zum Modellieren des mindestens einen charakteristischen, abgetasteten Parameters unter Anwendung eines adaptiven Abtastprozessmodells, zum Behandeln des Abtastens als einen integrierten Bestandteil einer dynamischen Steuerungsumgebung, zum Variieren der Abtastung auf der Grundlage einer situationsbedingten Information und/oder vorgelagerter Ereignisse und/oder Anforderungen für Einzeldurchlaufsteuerungen. Das System umfasst ferner eine Steuerung zum Anwenden des adaptiven Abtastprozessmodells, um die Bearbeitung zu modifizieren, die in dem mindestens einen Prozessschritt ausgeführt wird.In In one aspect of the present invention, a method is provided the method comprising: sensing at least one parameter, the for Characterizing the machining that is attached to a workpiece in at least a process step is performed by, and modeling the at least one characteristic sampled parameter below Application of an adaptive scanning process model, wherein the scanning as an integral part of a dynamic control environment the sampling is based on situational Information and / or upstream events and / or requirements is varied by single pass controls. The method comprises further applying the adaptive scanning process model to the machining, which is executed in the at least one process step, to modify. In a further aspect of the present invention a system is provided, the system comprising: an installation for sampling at least one parameter characteristic of a processing is that on a workpiece is performed in at least one process step, and a computer for modeling the at least one characteristic, scanned Parameters using an adaptive sampling process model, to treat the scanning as an integral part of a dynamic control environment, to vary the sampling the basis of situational information and / or upstream Events and / or requirements for single pass controls. The system further includes a controller for applying the adaptive Scanning process model to modify the processing that is in the at least one process step is executed.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenwirken mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen die linke signifikante Stelle bzw. Stellen in den Bezugszeichen die erste Figur kennzeichnen, in der das entsprechende Bezugszeichen auftritt, und in denen:The The invention may be better understood by reference to the following description To be understood in conjunction with the accompanying drawings, in which the left significant digit or places in the reference numerals the first figure indicate, in the corresponding reference numerals occurs, and in which:
Obwohl die Erfindung diversen Modifizierungen und alternativen Formen unterliegen kann, sind spezielle Ausführungsformen davon in beispielhafter Weise in den Zeichnungen dargestellt und hierin detailliert beschrieben. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die Beschreibung spezieller Ausführungsformen nicht beabsichtigt ist, um die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen einzuschränken, sondern die Erfindung soll vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die innerhalb des Grundgedankens und Schutzbereich der Erfindung liegen, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.Even though the invention are subject to various modifications and alternative forms can, are special embodiments thereof illustrated by way of example in the drawings and described in detail herein. It should, of course, be that the description of specific embodiments is not intended in order to limit the invention to the specific forms disclosed, but Rather, the invention is intended to be all modifications, equivalents and to cover alternatives that are within the basic idea and Protection scope of the invention are as defined by the appended claims.
ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGWAY TO EXECUTE THE INVENTION
Im Folgenden sind anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Der Einfachheit halber sind nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in dieser Beschreibung dargestellt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass bei der Entwicklung einer derartigen tatsächlichen Ausführungsform zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, etwa die Kompatibilität mit systembezogenen und geschäftsbezogenen Rahmenbedingungen, die sich von einer Implementierung zu einer anderen unterscheiden können. Ferner ist es offenkundig, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig sein kann, dass dieser aber nichtsdestotrotz eine Routinemaßnahme für den Fachmann ist, wenn er im Besitz dieser Offenbarung ist.in the The following are illustrative embodiments of the invention. For the sake of simplicity, not all Characteristics of an actual Implementation shown in this description. It should, however be noted that in the development of such an actual embodiment numerous implementation-specific decisions are made have to, to achieve the developers' specific goals, such as system-specific compatibility and business related Frameworks that vary from one implementation to another can distinguish. Furthermore, it is obvious that such a development effort can be complex and time consuming, but this nonetheless a routine matter for the A person skilled in the art is in possession of this disclosure.
Anschauliche
Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den
Wie
in
Wie
in
Wie
in
Wie
in
Wie
in
Wie
in
Beispielsweise
können
derartige adaptive Abtastprozessmodelle eine deutliche Verbesserung
beim Abtastverhalten liefern, indem das Abtasten als ein integraler
Bestandteil der dynamischen Steuerungsumgebung von fortschrittlichen
Prozesssteuerungs-(APC) Systemen behandelt wird. Anstelle einer
statischen „optimalen" Abtastrate zu verwenden,
wird das Abtasten als eine dynamische Variable behandelt, die auf
der Grundlage von (1) situationsbedingter Information, etwa die
Menge und/oder Rate der Änderung
in der Streubreite aktueller Daten, (2) Ereignissen, etwa Wartungsarbeiten
und/oder Änderungen
in dem Prozess, der dem Vorgang vorgeschaltet ist, und/oder (3)
Erfordernissen für
Einzeldurchlaufsteuerungen mit geschlossener Regelschleife in den
entsprechenden Schemata entsprechend verringert oder erhöht, um Steuerungsmodellparameter
zu erkennen. Die Anwendung der überwachten
Sensordaten
In diversen anschaulichen Ausführungsformen kann ein adaptives Abtastprozessmodell durch diverse anschauliche Techniken erstellt werden, wie sie im Weiteren detaillierter beschrieben sind. Ein derartiges adaptives Abtastprozessmodell kann auch gebildet werden, indem ein oder mehrere Prozessanlagenvariablen und/oder ein oder mehrere Prozessparameter während eines oder mehrerer Prozessdurchläufe überwacht werden. Wie zuvor beschrieben ist, umfassen Beispiele derartiger Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter einen oder mehrere Pyrometermesswerte, einen oder mehrere Leuchtenleistungsmesswerte, einen oder mehrere Röhrentemperaturmesswerte, einen oder mehrere Strommesswerte, eine oder mehrere Infrat- (IR) Signalmesswerte, einen oder mehrere Messwerte für das optische Emissionsspektrum, einen oder mehrere Prozessgastemperaturmesswerte, einen oder mehrere Druckmesswerte für das Prozessgas, einen oder mehrere Messwerte für die Prozessgasdurchflussrate, eine oder mehrere Ätztiefen, eine oder mehrere Prozessschichtendicken, einen oder mehrere Widerstandsmesswerte und dergleichen. In diesen diversen anschaulichen Ausführungsformen kann das Erstellen der adapti ven Abtastprozessmodelle das Fitten gesammelter Prozessdaten umfassen, wobei mindestens eines der folgenden Verfahren verwendet wird: Kurvenanpassung durch Polynome, das Verfahren der kleinsten Quadrate, Polynomanpassung mit dem Verfahren der kleinsten Quadrate, Anpassung mit den kleinsten Quadraten ohne Polynome, gewichtete Anpassung der kleinsten Quadrate, Anpassung mit gewichteten Polynomen der kleinsten Quadrate, Anpassen mit gewichteten kleinsten Quadraten ohne Polynome, das Verfahren der teilweise kleinsten Quadrate (PLS) und die Hauptkomponentenanalyse (PCA), die im Folgenden detaillierter beschrieben sind.In various illustrative embodiments can an adaptive sampling process model by various illustrative Techniques are created, as described in more detail below are. Such an adaptive sampling process model may also be formed by adding one or more process plant variables and / or one or more process parameters are monitored during one or more process runs. As described above, examples of such process equipment include variables and / or process parameters one or more pyrometer readings, one or more luminaire performance measurements, one or more Tube temperature readings, one or more current readings, one or more Infrat- (IR) Signal readings, one or more readings for the optical emission spectrum, one or more process gas temperature readings, one or more Pressure readings for the process gas, one or more measured values for the process gas flow rate, one or more etch depths, one or more process layer thicknesses, one or more resistance measurements and the same. In these various illustrative embodiments Creating the adaptive sampling process models can be done by fitting collected process data, wherein at least one of the following Method is used: curve fitting by polynomials, the method least squares, polynomial fitting with the least squares method Squares, least squares fit without polynomials, weighted Least squares fit, fitting with weighted polynomials least squares, fitting with weighted least squares without polynomials, the least squares method (PLS) and the Principal Component Analysis (PCA), which is discussed in more detail below are described.
In
den diversen anschaulichen Ausführungsformen
kann das adaptive Abtastprozessmodell mindestens eine Steuerung
mit modellvorhersagender Steuerung (MPC) aufweisen, oder mindestens
eine Steuerung mit proportional-integral-differenzial (PID) Verhalten
mit mindestens einem Einstellparameter aufweisen. In diversen Ausführungsformen
dieser anschaulichen Formen kann das adaptive Abtastprozessmodell,
das für
die Verarbeitung geeignet ist, mindestens eine Steuerung mit modellvorhersagender
Steuerung (MPC) mit geschlossener Schleife oder mindestens eine
Steuerung mit proportional-integral-differenzial-(PID) Verhalten mit geschlossener Schleife
mit mindestens einem Einstellparameter aufweisen. Der oder die Einstellparameter
der Steuerung mit modellvorhersagender Steuerung (MPC) oder proportional-integral-differenzial-
(PID) Steuerung können
optimiert werden auf der Grundlage einer Objektfunktion, die unerwünschte Prozessbedingungen in
dem Prozessablauf minimiert, der an dem Werkstück
Ein
optimales Steuerungsproblem besteht darin, den Satz an Eingangsgrößen zu bestimmen,
die eine Objektfunktion extremal machen (minimieren oder maximieren),
während
die Nebenbedingungen des Systemmodells und zusätzliche Prozesserfordernisse
erfüllt
sind. Mathematisch kann dies durch min f (x, u, t) beschrieben werden,
wobei dies den Nebenbedingungen unterliegt, dass g; (x, u, t) ≥ 0 ist, wobei
x die Systemzustandsvariablen, etwa Abweichungen von Sollwerten,
Unsicherheiten in Parameterabschätzungen,
Kosten von benötigten
Materialien und dergleichen, u die änderbare Eingangsgröße oder
Größen, t die
Zeit und i die Nebenbedingung bzw. -bedingungen repräsentieren.
Diese mathematischen Beziehungen können als äußerst einfach erscheinen, weil
diese sehr allgemein sind und nicht auf die Beschreibung einfacher
Systeme beschränkt
sind. Die Gleichungen für
die Nebenbedingungen können
Differenzialgleichungen und/oder Differenzengleichungen beinhalten,
die den bzw. die Prozesse) sowie die Betriebsgrenzen, die der bzw.
den Prozesseingangsgrößen und
Zuständen
bzw. Zustand auferlegt sind, bestimmen. Beispielsweise kann eine
Steuerung mit modellvorhersagender Steuerung (MPC) oder eine Steuerung
mit proportional-integral-differenzial (PID) Verhalten so gestaltet
sein, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen an dem an den
Werkstück
Beispielsweise kann eine Steuerung mit proportional-integral-differenzial- (PID) Verhalten auf den momentanen Wert des Fehlers e(t), das Integral des Fehlers e(t) über ein abgelaufenes Zeitintervall und auf den aktuellen Wert der Ableitung des Fehlers e(t) in Bezug auf die Zeit „schauert", um zu bestimmen, wie groß eine Korrektur ist und für wie lang diese anzuwenden ist. Das Multiplizieren jedes dieser Tenne mit einer entsprechenden Einstellkonstanten und Aufaddieren dieser Tenne erzeugt den aktuellen Ausgangswert CO(t) der Steuerung mit proportional-integral-differenzial- (PID) Verhalten, der durch den Ausdruck gegeben ist wobei P die Proportionaleinstellkonstante, I die Integraleinstellkonstante, D die Differenzialeinstellkonstante und der Fehler e(t) die Differenz zwischen dem Sollwert SP(t) und der Prozessvariablen PV(t) zum Zeitpunkt t ist, d. h. e(t) = SP(t)-PV(t). Wenn der aktuelle Fehler e(t) groß und/oder der Fehler e(t) eine längere Zeitdauer groß war und/oder der aktuelle Fehler e(t) sich rasch ändert, kann der aktuelle Steuerungsausgangswert CO(t) ebenso groß sein. Wenn jedoch der aktuelle Fehler e(t) klein ist, der Fehler e(t) eine längere Zeitdauer klein war und sich der aktuelle Fehler e(t) langsam verändert, kann auch der aktuelle Steuerungsausgangswert CO(t) klein sein.For example, a proportional-integral-differential (PID) control can be applied to the current value of the error e (t), the integral of the error e (t) over an elapsed time interval, and the current value of the derivative of the error e (t ) "shudders" with respect to time to determine how large a correction is and for how long to apply it, multiplying each of these stages by a corresponding set constant and adding up this stage produces the current output CO (t) of the control with proportional-integral-differential (PID) behavior by the expression where P is the proportional set constant, I is the integral set constant, D is the differential set constant, and the error e (t) is the difference between the set point SP (t) and the process variable PV (t) at time t, ie, e (t) = SP ( t) -PV (t). If the current error e (t) is large and / or the error e (t) has been large for a long period of time and / or the current error e (t) changes rapidly, the current control output value CO (t) may also be large. However, if the current error e (t) is small, the error e (t) has been small for a long time, and the current error e (t) changes slowly, the current control output CO (t) may also be small.
In diversen alternativen anschaulichen Ausführungsformen kann der aktuelle Ausgangswert CO(t) der proportional-integral-differenzial- (PID) Steuerung durch den alternativen Ausdruck gegeben sein: wobei P eine Gesamteinstellkonstante, TI die integrale Zeiteinstellkonstante, TD die differenzielle Zeiteinstellkonstante und der Fehler e(t) die Differenz zwischen dem Sollwert SP(t) und der Prozessvariablen PV(t) zum Zeitpunkt t ist, d. h. e(t) = SP(t)-PV(t). In diesen alternativen anschaulichen Ausführungsformen gibt es weniger abrupte Änderungen bei dem aktuellen Ausgangswert CO(t) der proportional-integral-differenzial- (PID) Steuerung, wenn es eine Änderung an dem Sollwert SP(t) auf Grund der Abhängigkeit der Zeitableitung der Prozessvariablen PV(t) anstelle der Zeitableitung des Fehlers e(t) = SP(t)-PV(t) gibt.In various alternative illustrative embodiments, the current output value CO (t) of proportional-integral-differential (PID) control may be given by the alternative expression: where P is an integral adjustment constant, T I is the integral time adjustment constant, T D is the differential time adjustment constant, and the error e (t) is the difference between the set point SP (t) and the process variable PV (t) at time t, ie, e (t) = SP (t) -PV (t). In these alternative illustrative embodiments, there are fewer abrupt changes in the current output value CO (t) of the proportional-integral-derivative (PID) control when there is a change in the set point SP (t) due to the dependence of the time derivative of the process variable PV (t) instead of the time derivative of the error e (t) = SP (t) -PV (t).
Die Einstellkonstanten P, I und D und/oder P, TI, und TD des aktuellen Ausgabewerts CO(t) der proportional-integral-differenzial- (PID) Steuerung können in geeigneter Weise eingestellt werden. Unter Verwendung von aggressiv großen Werten für die Einstellkonstanten P, I und D und/oder P, TI und TD kann der Fehler e(t) verstärkt werden und zu einer Überkompensierung und zu einem Überschwingen in Bezug auf den bzw. die Sollwerte führen. Die Verwendung konservativ kleiner Werte für die Einstellkonstante P, I und D und/oder P, TI und TD kann den Fehler e(t) zu langsam verringern und zu einem Unterkompensieren und Unterschwingen in Bezug auf den bzw. die Sollwerte führen. Geeignet eingestellte Einstellkonstanten P, I und D und/oder P, TI und TD des aktuellen Ausgabewerts CO(t) für die proportional-integral-differenzial- (PID) Steuerung können zwischen diesen beiden Extremen liegen. Die Einstellkonstanten P, I und D und/oder P, TI und TD für den aktuellen Ausgabewert CO(t) der proportional-integral-differenzial- (PID) Steuerung können in geeigneter Weise eingestellt werden, indem eine Versuch- und Irrtumoptimierung angewendet wird, indem ein rigoroserer analytischer Ansatz mit einer mathematischen Modellierung, wie dies detaillierter im Folgenden beschrieben ist, und/oder indem Techniken, etwa die Ziegler-Nichols-„offene Schleife" und „geschlossene Schleife" Einstellverfahren angewendet werden.The adjustment constants P, I and D and / or P, T I , and T D of the current output value CO (t) of the proportional-integral-derivative (PID) control can be appropriately set. Using aggressively large values for the set constants P, I and D and / or P, T I and T D , the error e (t) can be amplified and result in overcompensation and overshoot with respect to the setpoint (s) , The use of conservatively small values for the set constant P, I and D and / or P, T I and T D can reduce the error e (t) too slowly and cause undercompensation and undershoot with respect to the setpoint (s). Appropriately set adjustment constants P, I and D and / or P, T I and T D of the current output value CO (t) for proportional-integral-differential (PID) control may be between these two extremes. The adjustment constants P, I and D and / or P, T I and T D for the current output value CO (t) of the proportional-integral-derivative (PID) control can be appropriately set by using trial and error optimization is applied by using a more rigorous analytical approach with mathematical modeling, as described in more detail below, and / or techniques such as the Ziegler-Nichols "open loop" and "closed loop" tuning methods.
Das
adaptive Abtastprozessmodell der überwachten Sensordaten
Wie
in
Wie
in
In diversen anschaulichen Ausführungsformen kann dem Ingenieur eine verbesserte Prozessdatenüberwachungsmöglichkeit, etwa die Fähigkeit, historische parametrische Daten in einem anwenderfreundlichen Format, sowie eine Ereignisaufzeichnung, eine graphische Echtzeitdarstellung sowohl aktueller Prozessparameter als auch Prozessparameter des gesamten Durchlaufs, und eine Fernüberwachung, d. h. Vorort und weltweit, geboten werden. Diese Fähigkeiten erlauben eine optimalere Steuerung kritischer Prozessparameter, etwa Durchsatzgenauigkeit, Stabilität und Wiederholbarkeit, die Prozesstemperaturen, mechanische Anlagenparameter und dergleichen. Diese optimalere Steuerung kritischer Prozessparameter verringert die Schwankungsbreite. Diese Verringerung der Schwankungsbreite zeigt sich in geringeren Schwankungen in einem Durchlauf, in geringeren Schwankungen von Durchlauf zu Durchlauf und in geringeren Schwankungen zwischen den einzelnen Anlagen. Diese Verringerung in der Anzahl dieser Fluktuationen, die sich dann ausbreiten können, bedeutet geringere Abweichungen in der Produktqualität und in dem Leistungsverhalten. In einer derartigen anschaulichen Ausführungsform eines Herstellungs- bzw. Fertigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Überwachungs- und Diagnosesystem vorgesehen sein, das diese Schwankungsbreite überwacht und die Steuerung kritischer Parameter optimiert.In various illustrative embodiments can give the engineer an improved process data monitoring option, about the ability historical parametric data in a user-friendly format, and an event record, a real-time graphical representation both current process parameters and process parameters of the entire run, and remote monitoring, d. H. Suburb and offered worldwide. These capabilities allow for a more optimal Control of critical process parameters, such as throughput accuracy, stability and repeatability, process temperatures, mechanical system parameters and the same. This more optimal control of critical process parameters reduces the fluctuation range. This reduction in the fluctuation range shows itself in smaller variations in one run, in smaller ones Fluctuations from run to run and in smaller variations between the individual plants. This reduction in number These fluctuations, which can then spread, means smaller deviations in product quality and in the performance. In such an illustrative embodiment of a manufacturing or Manufacturing method according to the present Invention may be a monitoring and diagnostic system be provided, which monitors this fluctuation and the control optimized critical parameter.
Es
sei nun auf
Beispielsweise
kann die Prozessanlagensteuerung
Das
Verfahren
Gemäß
Es
sei auf
In
der Ausführungsform
aus
Das
Modellieren des gemessenen charakteristischen Parameters kann in
alternativen Ausführungsformen
unterschiedlich eingerichtet sein. Beispielsweise kann das Computersystem
Das
Verfahren
In einigen alternativen Ausführungsformen kann eine Form der Rückkopplung angewendet werden, um das Modellieren charakteristischer Parameter zu verbessern. Die Implementierung dieser Rückkopplung hängt von diversen ungleichen Faktoren ab, zu denen die Detektionsfähigkeiten der Anlage wirtschaftliche Grund gehören. Eine Technik, um diese auszuführen besteht darin, mindestens eine Auswirkung der Implementierung des Modells zu überwachen und das Modell auf der Grundlage der überwachten Auswirkung oder Auswirkungen zu aktualisieren. Die Aktualisierung kann von dem Modell abhängen. Beispielsweise kann ein lineares Modell eine andere Aktualisierung als ein nicht lineares Modell erfordern, während alle anderen Faktoren die gleichen sind.In some alternative embodiments, a form of feedback may be applied to enhance the modeling of characteristic parameters. The implementation of this feedback depends on various unequal factors, to which the detection capabilities of the plant belong economically. One technique for doing this is to monitor at least one effect of the implementation of the model and update the model based on the impact or impact being monitored. The update may depend on the model. For example, a linear model may require a different update than a nonlinear model, while all other facsimates may require updating are the same.
Wie
aus der obigen Erläuterung
hervorgeht, können
einige Merkmale der vorliegenden Erfindung als Software eingerichtet
sein. Beispielsweise sind die Operationen, die in den Feldern
Es können einige Teile der detaillierten Beschreibung hierin in Begriffen von Algorithmen, Funktionen, Techniken und/oder Prozessen dargestellt sein oder sind in dieser Weise dargestellt. Diese Begriffe ermöglichen es dem Fachmann in höchst effizienter Weise, den Inhalt seiner Arbeit anderen Fachleuten zu vermitteln. Diese Begriffe werden hierin und im Allgemeinen so verstanden, dass sie eine selbst konsistente Folge von Schritten bezeichnen, die zu einen gewünschten Ergebnis führen. Diese Schritte sind solche, die physikalische Manipulationen an physikalischen Größen erfordern. Typischerweise, ohne dass dies notwendig ist, nehmen diese Größen die Form elektromagnetischer Signale an, die man speichern, übertragen, kombinieren, vergleichen und anderweitig manipulieren kann.It can some parts of the detailed description herein in terms represented by algorithms, functions, techniques and / or processes be or are represented in this way. These terms allow the expert in the highest efficient way to extend the content of his work to other professionals convey. These terms are understood herein and generally as that they denote a self-consistent sequence of steps, the one to a desired one Result. These steps are those that involve physical manipulation require physical quantities. Typically, without this being necessary, these sizes take the Form of electromagnetic signals to be stored, transmitted, combine, compare and otherwise manipulate.
Es hat sich gelegentlich als bequem erweisen, insbesondere aus Gründen der allgemeinen Anwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Terme, Zahlen und dergleichen zu bezeichnen. Alle diese und weitere ähnliche Begriffe sind im Zusammenhang mit den geeigneten physikalischen Größen zu sehen und sind lediglich bequeme Namen, die diesen Größen und Operationen gegeben sind. Sofern dies nicht explizit anders dargestellt ist, oder dies aus der Erläuterung deutlich wird, bezeichnen Begriffe, etwa bearbeiten", „Berechnen", „Ausrechnen", „Bestimmen", „Darstellen" und dergleichen, wie sie hierin verwendet sind, die Aktion bzw. Aktionen und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen und/oder mechanischen Recheneinrichtung, die Daten, die als physikalische (elektromagnetische Größen) innerhalb der Register des Computersystems und/oder der Speicher repräsentiert sind, in andere Daten durch Manipulation und Trans- fonnation überführen, die in ähnlicher Weise als physikalische Größen innerhalb der Speicher und/oder Register und/oder anderer derartiger Informationsspeichereinrichtungen, Übertragungs- und/oder Anzeigeeinrichtungen des Computersystems repräsentiert sind.It has occasionally been convenient, especially for reasons of general application, these signals as bits, values, elements, Symbols, characters, terms, numbers and the like. All these and more similar Terms are related to the appropriate physical See sizes and are just convenient names given to these sizes and operations are. Unless explicitly stated otherwise, or this from the explanation becomes clear, terms such as "edit", "calculate", "calculate", "determine", "represent" and the like, as used herein, the action (s) and processes a computer system or similar electronic and / or mechanical computing device, the data as physical (electromagnetic quantities) within the register of the computer system and / or the memory represents are to transfer into other data through manipulation and trans- in a similar way Way as physical entities within the memory and / or registers and / or other such information storage devices, transmission and / or Display devices of the computer system are represented.
Aufbau
einer anschaulichen Vorrichtung. Eine beispielhafte Ausführungsform
In
dieser speziellen Ausführungsform
werden die Werkstücke
Wenn
ein Prozessschritt in der Prozessanlage
Es
sei auf die
Genauer
gesagt, die Maschinenschnittstelle
In der speziellen dargestellten Ausführungsform ist das fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC) System ein fabrikumspannendes Softwaresystem, wobei dies für die Durchführung der Erfindung nicht notwendig ist. Die Steuerungsstrategien, die durch die vorliegende Erfindung vermittelt werden, können auf nahezu jede beliebige Halbleiterprozessanlage in einer Fabrik angewendet werden. In der Tat kann die vorliegende Erfindung gleichzeitig für mehrere Prozessanlagen in der gleichen Fabrik oder in dem gleichen Herstellungsprozess angewendet werden. Die fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC) Umgebung ermöglicht einen Fernzugriff und die Fernüberwachung des Prozessverhaltens. Ferner kann durch die Verwendung der fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC)-Umgebung die Datenspeicherung bequem flexibler und kostengünstiger gestaltet werden, als eine Datenspeicherung in lokalen Laufwerken. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in einigen alternativen Ausführungsformen in Verbindung mit lokalen Laufwerken angewendet werden.In The particular embodiment shown is the advanced one Process Control (APC) System a factory - spanning software system, this being for the implementation of the Invention is not necessary. The control strategies by The present invention can be taught to almost any one Semiconductor process plant can be applied in a factory. In the Indeed, the present invention can be applied simultaneously to several Process equipment used in the same factory or in the same manufacturing process become. The advanced process control (APC) environment enables one Remote access and remote monitoring the process behavior. Further, through the use of the advanced process control (APC) environment Data storage is more flexible and cost effective designed as a data storage in local drives. However, the present invention may be used in some alternative embodiments to be used in conjunction with local drives.
Die dargestellte Ausführungsform wendet die vorliegende Erfindung auf die fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC) Umgebung an, in der eine Reihe von Softwarekomponenten verwendet sind. Zusätzlich zu den Komponenten innerhalb der fortschrittlichen Prozesssteuerung-(APC) Umgebung wird ein Computerskript für jede Halbleiterprozessanlage, die an dem Steuerungssystem beteiligt ist, beschrieben. Wenn eine Halbleiterprozessanlage in dem Steuerungssystem in der Halbleiterfertigungsfabrik gestartet wird, ruft die Halbleiterprozessanlage im Allgemeinen ein Skript auf, um die Aktionen zu initiieren, die für die Prozessanlagensteuerung erforderlich sind. Die Steuerungsverfahren sind im Allgemeinen auf der Grundlage dieser Skripten definiert und werden unter Anwendung derselben ausgeführt. Die Entwicklung derartiger Skripten kann einen wesentlichen Teil der Entwicklungsarbeit eines Steuerungssystems umfassen.The illustrated embodiment applies the present invention to the advanced process control (APC) environment in which a number of software components are used. In addition to the components within the Advanced Process Control (APC) environment, a computer script is described for each semiconductor process equipment involved in the control system. When a semiconductor process plant is started in the control system in the semiconductor manufacturing factory, the semiconductor process plant generally invokes a script to initiate the actions required for process plant control. The control methods are generally defined based on these scripts and are executed using them. The development of such scripts can a we substantial part of the development work of a control system.
In
dieser speziellen Ausführungsform
gibt es einige separate Softwareskripten, die die beim Steuern des
Prozessvorgangs beteiligten Aufgaben ausführen. Es gibt ein Skript für die Prozessanlage
Betrieb einer anschaulichen Vorrichtung.Operation of an illustrative Contraption.
Es
sei nun auf alle
Als
Teil dieser Initialisierung werden die anfänglichen Sollwerte für die Prozesssteuerung
der Prozessanlagensteuerung
Die
Werkstücke
Die
Inspektionsstationen, etwa die KLA-Inspektionsstationen, stellen
die Steuerungsalgorithmen zum Messen der Steuerungsfehler bereit.
Jeder gemessene Fehler in dieser speziellen Ausführungsform entspricht einem
der Prozesssteuerungseingangssignale auf der Leitung
Beispielsweise kann die Vorverarbeitung das Ausschließen von Messwertausreißern beinhalten. Das Ausschließen von Ausreißern ist eine grobe Fehlerüberprüfung, die sicherstellt, dass die empfangenen Daten im Hinblick auf das historische Verhalten des Prozesses vernünftig sind. Diese Prozedur beinhaltet das Vergleichen jedes Prozessfehlers mit seinem entsprechenden vorbestimmten Grenzparameter. In einer Ausführungsform werden die Fehlerdaten des gesamten Halbleiterscheibenloses im Wesentlichen zurückgewiesen, wenn nur eine der vorbestimmten Grenzen überschritten wird.For example preprocessing may include excluding measured value outliers. The exclusion outliers is a rough error checking that Ensures that the received data in terms of historical Behavior of the process reasonable are. This procedure involves comparing each process error with its corresponding predetermined limit parameter. In a embodiment become the error data of the entire wafer gap essentially rejected if only one of the predetermined limits is exceeded.
Um die Grenzen für den Ausschluss von Ausreißern zu bestimmen, können Tausende tatsächlicher Halbleiterfertigungsfabrik-(„fab") Datenpunkte gesammelt werden. Die Standardabweichung für jeden Fehlerparameter in dieser Datensammlung kann dann berechnet werden. In einer Ausführungsform wird für einen Ausschluss von Ausreißern die neunfache Standardabweichung (sowohl positiv als auch negativ) im Allgemeinen als die vorbestimmte Grenze ausgewählt. Dies wurde in erster Linie gemacht, um sicherzustellen, dass nur die Punkte zurückgewiesen werden, die deutlich außerhalb der normalen Betriebsbedingungen des Prozesses liegen.Around the limits for the exclusion of outliers to determine Thousands of actual semiconductor manufacturing plant ("fab") data points collected become. The standard deviation for Any error parameter in this data collection can then be calculated become. In one embodiment is for an exclusion of outliers nine times the standard deviation (both positive and negative) generally selected as the predetermined limit. This was made in the first place to ensure that only the Points rejected be that clearly outside the normal operating conditions of the process.
Die Vorverarbeitung kann auch eine Datenglättung sein, das auch als Filterung bekannt ist. Eine Filterung ist wichtig, da die Fehlermesswerte einem gewissen Maß an Zufälligkeit unterliegen, so dass die Werte der Fehler deutlich abweichen können. Das Filtern der Inspektionsstationsdaten führt zu einer genaueren Einschätzung des Fehlers bei den Prozesssteuerungseingangssignaleinstellungen. In einer Ausführungsform wird in dem Prozesssteuerungsschema eine Filterprozedur angewendet, die als Filter mit expotentiell gewichtetem gleitenden Durchschnitt („EWMA") bekannt ist, obwohl in diesem Zusammenhang auch andere Filterprozeduren eingesetzt werden können.The Preprocessing can also be a data smoothing, also called filtering is known. Filtering is important because the error measurements to a certain extent contingency subject, so that the values of the errors can differ significantly. The Filtering the inspection station data leads to a more accurate assessment of the Error in process control input signal settings. In an embodiment in the process control scheme, a filter procedure applied as filter with exponentially weighted moving average ("EWMA") is known, though In this context, other filtering procedures are used can.
Eine
Ausführungsform
für den
EWMA-Filter wird durch die Gleichung (1) präsentiert:
AVGN der neue EWMA-Durchschnittswert
ist;
W = ein Gewicht für
den neuen Durchschnittswert (AVGN);
MC der aktuelle Messwert;
und
AVGP der vorhergehende EWMA-Durchschnittswert ist.An embodiment for the EWMA filter is presented by equation (1):
AVGN is the new EWMA average;
W = a weight for the new average value (AVGN);
MC is the current reading; and
AVGP is the previous EWMA average.
Das Gewicht ist ein einstellbarer Parameter, der verwendet werden kann, um das Maß an Filterung einzustellen und liegt im Allgemeinen zwischen 0 und 1. Das Gewicht repräsentiert das Vertrauen in die Genauigkeit des aktuellen Datenpunkts. Wenn die Messung als genau erachtet wird, sollte das Gewicht nahe bei 1 liegen. Wenn es ein deutliches Maß an Fluktuationen in dem Prozess gibt, dann ist eine Zahl näher bei 0 geeignet.The Weight is an adjustable parameter that can be used by the measure Filtering is generally between 0 and 1. The weight represents confidence in the accuracy of the current data point. If the measurement is considered accurate, the weight should be close to 1 lie. If there is a significant level of fluctuation in the process there is a number closer suitable at 0.
In einer Ausführungsform gibt es mindestens zwei Techniken zum Verwenden des EWMA-Filterprozesses. In der ersten Technik wird der frühere Durchschnittswert, das Gewicht und der aktuelle Messwert verwendet, wie dies oben beschrieben ist. Zu den Vorteilen der Anwendung dieser ersten Implementierung gehört die Einfachheit der Anwendung und ein minimaler Datenspeicher. Einer der Nachteile der Verwendung der ersten Implementierung besteht dann, dass dieses Verfahren im Allgemeinen nicht sehr viel Prozessinformation bewahrt. Ferner wird der vorhergehende Durchschnittswert, der auf diese Weise berechnet wird, für jeden vorhergehenden Datenpunkt bestimmt, was unerwünscht sein kann. Die zweite Technik bewahrt lediglich einige der Daten und berechnet den Durchschnittswert jedes mal aus den Rohdaten.In an embodiment There are at least two techniques for using the EWMA filtering process. In the first technique, the earlier average, the Weight and the current reading is used as described above is. Among the advantages of using this first implementation belongs the Simplicity of application and minimal data storage. one the disadvantages of using the first implementation then that this process generally does not preserve much process information. Further, the previous average value is calculated this way is calculated for each previous data point determines what is undesirable can. The second technique only preserves some of the data and calculates the average value each time from the raw data.
Die Herstellungsumgebung in der Halbleiterherstellungsfabrik birgt einige einzigartige Herausforderungen. Die Reihenfolge, in der die Halbleiterscheibenlose in einer Prozessanlage bearbeitet werden, stimmt nicht notwendigerweise mit der Reihenfolge überein, in der diese in der Inspektionsstation bearbeitet werden. Das kann zu Datenpunkten führen, die dem EWMA-Durchschnitt hinzugefügt werden, die außerhalb der Reihenfolge liegen. Halbleiterscheibenlose können mehr als ein mal analysiert werden, um die Fehlermesswerte zu verifizieren. Ohne Datenbewahrung würden beide Messwerte für den EWMA-Durchschnittswert beitragen, was eine ungewünschte Eigenschaft ist. Ferner können einige der Steuerungsunterroutinen eine geringe Größe aufweisen, so dass der vorhergehende Durchschnittswert zu einem Überlauf führt, so dass dieser nicht mehr in genauer Weise den Fehler in den Prozesssteuerungseingangssignaleinstellungen repräsentiert.The Manufacturing environment in semiconductor manufacturing factory holds some unique challenges. The order in which the wafer gap Processed in a process plant is not necessarily true match the order, in which they are processed in the inspection station. That can lead to data points, which are added to the EWMA average, the outside the order are. Semiconductor wafer lots can be analyzed more than once to verify the error readings. Without data retention would both measured values for contributing to the EWMA average, which is an undesirable feature is. Furthermore, can some of the control subroutines are small in size, so that the previous average overflows leads, so that this no longer accurately reflects the error in the process control input signal settings represents.
Die
Prozessanlagensteuerung
Somit werden die Daten gewonnen und vorverarbeitet und anschließend prozessiert, um eine Abschätzung der aktuellen Fehler in dem Prozesssteuerungseingangssignaleinstellungen zu erzeugen. Zuerst werden die Daten einem komplierten Matlab-Programmeinschub zugeleitet, der den Ausschluss von Messwertausreißern entsprechend den oben beschriebenen Kriterien ausführt. Die Eingaben für eine Einschubschnittstelle sind die mehreren Fehlermessungen und ein Feld, das Grenzwerte enthält. Die Rückgabe von der Einschubschnittstelle ist eine einzelne binäre Variable. Ein Rückgabewert von nicht 0 zeigt an, dass die Ausschlusskriterien nicht erfüllt sind, ansonsten gibt die Variable den Ersatzwert 0 zurück und das Skript arbeitet weiter.Consequently the data are obtained and preprocessed and then processed, for an estimate the current error in the process control input signal settings to create. First, the data becomes a complicated Matlab program slot which precludes the exclusion of measured value outliers performs the criteria described above. The inputs for a slot interface are the multiple error measurements and a field that contains limits. The return from the plug-in interface is a single binary variable. A return value of not 0 indicates that the exclusion criteria are not met, otherwise the variable returns the substitution value 0 and the script continues to work.
Nachdem der Ausschluss der Ausreißer abgeschlossen ist, werden die Daten zu der EWMA-Filterprozedur weitergeleitet. Die Steuerungsdaten für den Namen der Steuerungsunterroutine, die mit dem Los verknüpft ist, wird abgerufen und alle relevanten Operationen werden dem Stapel aus Losdaten ausgeführt. Dazu gehört das Ersetzen redundanter Daten oder das Verwerfen alter Daten. Wenn der Datenstapel in geeigneter Weise vorbereitet ist, wird dieser in ansteigender zeitlicher Ordnung in Felder umgewandelt, die den Fehlerwerten entsprechen. Diese Felder werden dann dem EWMA-Einschub zusammen mit einem Feld aus Parametern, die für die Ausführung erforderlich sind, eingespeist. In einer Ausführungsform umfasst der Rückgabewert von dem Programmeinschub die sechs gefilterten Fehlerwerte.After this the exclusion of outliers is completed, the data is forwarded to the EWMA filtering procedure. The control data for the name of the control subroutine associated with the lot, is retrieved and all relevant operations are in the stack executed from batch data. This includes replacing redundant data or discarding old data. If the data stack is prepared appropriately, this is in increasing temporal order converted into fields, which the Correspond to error values. These fields are then added to the EWMA slot along with a field of parameters required for execution. In one embodiment includes the return value from the program slot the six filtered error values.
Wie
mit Bezug zu
Der
nächste
Schritt in dem Steuerungsprozess besteht darin, die neuen Einstellungen
für die
Prozessanlagensteuerung
Ein
Prozessingenieur oder ein Steuerungsingenieur, die im Allgemeinen
die eigentliche Form und das Ausmaß der Steuerungsaktivität bestimmen,
können
die Parameter festlegen. Dazu gehören die Schwellwerte, maximale
Schrittweiten, Steuerungsgewichtungen und Sollwerte. Sobald die
neuen Parametereinstellungen berechnet sind, speichert das Skript
die Einstellung in dem Datenspeicher
Es
sei wieder auf
Das
speziell verwendete Modell ist in der Regel implementationsspezifisch,
abhängig
von der speziellen Prozessanlage
Die
neuen Einstellungen werden dann der Prozessanlagensteuerung
Die
vorliegende Ausführungsform
sorgt ferner dafür,
dass die Modelle aktualisiert werden. Dies umfasst, wie in den Feldern
Wie
zuvor dargelegt ist, ist in dieser speziellen Ausführungsform
ein fortschrittliches Prozesssteuerungs-(APC) System eingerichtet.
Somit ergeben sich Änderungen „zwischen" Losen. Die Aktivitäten, die
in den Feldern
Wie zuvor beschrieben ist, kann in diversen anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein adaptives Abtastprozessmodell angewendet werden, um die in einem Prozessschritt vorgenommene Bearbeitung zu modifizieren. Beispielsweise kann ein adaptives Abtastprozessmodell durch Überwachen einer oder mehrerer Anlagenvariablen und/oder eines oder mehrerer Prozessparameter während eines oder mehrerer Prozessdurchläufe erstellt werden. Zu Beispielen derartiger Anlagenvariablen und/oder Prozessparameter können ein oder mehrere Pyrometermesswerte, ein oder mehrere Leuchtenleistungsmesswerte, ein oder mehrere Röhrentemperaturmesswerte, ein oder mehrere Strommesswerte, ein oder mehrere Infrarot-(IR) Signalmesswerte, ein oder mehrere Messwerte für das optische Emissionsspektrum, ein oder mehrere Prozessgastemperaturmesswerte, ein oder mehrere Prozessgasdruckmesswerte, ein oder mehrere Prozessgasdurchflussratenmesswerte, eine oder mehrere Ätztiefen, eine oder mehrere Prozessschichtdicken, ein oder mehrere Widerstandsmesswerte und dergleichen gehören.As described above, in various illustrative embodiments of the present invention, an adaptive sampling process model may be applied to modify the processing performed in a process step. For example, an adaptive sampling process model may be created by monitoring one or more plant variables and / or one or more process parameters during one or more process runs. Examples of such plant variables and / or process parameters may include one or more pyrometer readings, one or more luminaire performance measurements, one or more tube temperature readings, one or more current readings, one or more infrared (IR) signal readings, one or more optical emission spectrum readings, one or more a plurality of process gas temperature readings, one or more process gas pressure readings, one or more process gas flow rate measurements, one or more etch depths, one or more process layer thicknesses, an or multiple resistance measurements and the like.
Mathematisch ausgedrückt kann ein Satz aus m Prozessdurchläufen, die für n Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter gemessen und/oder überwacht werden, als eine n×m-Matrix X ausgedrückt werden. Mit anderen Worten, die rechteckige n×m-Matrix X kann aus einer bis n-Zeilen (jede Zeile entspricht einer separaten Prozessanlagenvariablen oder Prozessparameter) und 1 bis m-Spalten (jede Spalte entspricht einem separaten Prozessdurchlauf) aufeisen. Die Werte der rechteckigen n×m-Matrix X können tatsächlich ge messene Wert für die Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter, Verhältnisse von tatsächlich gemessenen Werten (normiert in Bezug auf entsprechende Referenzsollwerte), oder Logarithmen derartiger Verhältnisse, um nur einige Beispiele zu nennen, sein. Die rechteckige n×m-Matrix X weist einen Rang r auf, wobei r ≤ min (m, n) die maximale Anzahl der unabhängigen Variablen in der Matrix X ist. Die rechteckige n×m-Matrix X kann unter Anwendung beispielsweise der Hauptkomponentenanalyse (PCA) untersucht werden. Die Anwendung der PCA erzeugt beispielsweise einen Satz von Hauptkomponenten P (deren „Gewichte" oder Komponenten die Beiträge der diversen Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter repräsentieren) als eine Eigenmatrix (eine Matrix, deren Spalten Eigenvektoren sind) für die Gleichung ((X-M)(X-M)TP=Δ2P, wobei M eine rechteckige n×m-Matrix der Mittelwerte der Spalten aus X (die Spalten aus M sind jeweils der gemittelte Spaltenvektor un×1 von Xn×m), Δ2 die n×n Diagonalmatrix der Quadrate der Eigenwerte λi, i=1,2,...., r der auf den Mittelwert skalierten Matrix X-M und einer Gewichtungsmatrix T mit X-M = PTT und (X-M)T = (PTT)T = TT)TPT=TPT ist, so dass ((X-M)(X-M)T)P=(PTT)(TPT))P und ((PTT)(TPT))P=(P(TTT)PT)P=P(TTT)=Δ2P ist. Die rechteckige n×m-Matrix X, die als Xn×m bezeichnet ist, weist Elemente xij auf, wobei i=1,2,...., n und j=1, 2,..., n ist, und die rechteckige m×n-Matrix XT, d. h. die Transponierte der rechteckigen n×m-Matrix X, die auch als (XT)m×n bezeichnet ist, besitzt die Elemente iji, wobei i=1, 2,..., n und j=1, 2,..., m ist. Die n×m-Matrix (X-M)(X-M)T ist (m-1) mal die Kovarianz-Matrix Sn×n mit den Elementen sij, wobei i=1, 2,...., n und j= 1, 2,..., n ist, die so definiert ist, dass: was der rechteckigen n×m-Matrix Xn×m entspricht.In mathematical terms, a set of m process runs measured and / or monitored for n process plant variables and / or process parameters may be expressed as an nxm matrix X. In other words, the rectangular n × m matrix X may consist of one to n rows (each row corresponds to a separate process plant variable or process parameter) and 1 to m columns (each column corresponds to a separate process run). The values of the rectangular n × m matrix X may actually be measured values for the process plant variables and / or process parameters, ratios of actual measured values (normalized with respect to corresponding reference setpoints), or logarithms of such ratios, to name just a few examples , The rectangular n × m matrix X has a rank r, where r ≦ min (m, n) is the maximum number of independent variables in the matrix X. The rectangular n × m matrix X can be examined using, for example, Principal Component Analysis (PCA). For example, the application of the PCA generates a set of major components P (whose "weights" or components represent the contributions of the various process plant variables and / or process parameters) as an eigenmatrix (a matrix whose columns are eigenvectors) for the equation ((XM) (XM ) T P = Δ 2 P, where M is a rectangular n × m matrix of the means of the columns of X (the columns of M are each the average column vector u n × 1 of X n × m ), Δ 2 is the n × n Diagonal matrix of the squares of the eigenvalues λ i , i = 1,2, ...., r of the matrix scaled matrix XM and a weighting matrix T with XM = PT T and (XM) T = (PT T ) T = T T ) T P T = TP T such that ((XM) (XM) T ) P = (PT T ) (TP T )) P and ((PT T ) (TP T )) P = (P (T T T) P T) P = P (T T T) = Δ P 2 is. the rectangular n × m matrix x, which is referred to as x n × m, with elements x ij, where i = 1,2, ...., n and j = 1, 2, ..., n, and the rectangular m × n matrix X T , ie the transpose of the rectangular n × m-Mat Also referred to as (X T ) m × n , rix X has elements i ji where i = 1, 2, ..., n and j = 1, 2, ..., m. The n × m matrix (XM) (XM) T is (m-1) times the covariance matrix S n × n with the elements s ij , where i = 1, 2, ...., n and j = 1, 2, ..., n, which is defined such that: which corresponds to the rectangular n × m matrix X n × m .
Obwohl andere Verfahren existieren können, sind vier Verfahren zum Berechnen der Hauptkomponenten wie folgt:
- 1. Eigenvektoranalyse (EIG);
- 2. Zerlegung in singuläre Werte (SVD);
- 3. nicht lineares iteratives Teilverfahren für die kleinsten Quadrate (NIPALS); und
- 4. Potenzverfahren.
- 1. eigenvector analysis (EIG);
- 2. decomposition into singular values (SVD);
- 3. nonlinear iterative least squares method (NIPALS); and
- 4. Power method.
Jedes der ersten beiden Verfahren, EIG und SVD, berechnet gleichzeitig alle möglichen Hauptkomponenten, während das NIPALS-Verfahren die Berechnung jeweils einer Hauptkomponente ermöglicht. Jedoch ist das Potenzverfahren, das im Weiteren detaillierter beschrieben ist, ein iteratives Vorgehen, um Eigenwerte und Eigenvektoren zu ermitteln, und das ferner die Berechnung jeweils einer Hauptkomponente ermöglicht. Es gibt so viele Hauptkomponenten wie es Kanäle (oder Variablenwerte) gibt. Das Potenzverfahren geht in effizienter Weise mit der Rechenzeit um.each the first two methods, EIG and SVD, calculated simultaneously all possible Main components while the NIPALS method the calculation of one main component each allows. However, the power method is described in more detail below is an iterative approach to eigenvalues and eigenvectors determine, and the calculation of a major component allows. There are as many major components as there are channels (or variable values). The power method goes efficiently with the computation time around.
Es sei beispielsweise die 3×2 Matrix A, dessen transponierte 2×3-Matrix AT, deren 2×2 Matrixprodukt ATA und deren 3×3 Matrixprodukt AAT betrachtet: For example, consider the 3 × 2 matrix A, its transposed 2 × 3 matrix A T , its 2 × 2 matrix product A T A, and its 3 × 3 matrix product AA T :
EIG zeigt, dass die Eigenwerte λ des Matrixprodukts ATA 3 und 2 sind. Die Eigenvektoren des Matrixprodukts ATA sind Lösungen t der Gleichung (ATA) t = λt und können durch Messung als t 1 T = (1,0) und t 2 T = (0, 1) erkannt werden, die zu den Eigenwerten λ1 = 3 bzw. λ2 = 2 gehören.EIG shows that the eigenvalues λ of the matrix product A T A are 3 and 2. The eigenvectors of the matrix product A T A are solutions t of the equation (A T A) t = λ t and can be identified by measurement as t 1 T = (1,0) and t 2 T = (0, 1) the eigenvalues λ 1 = 3 or λ 2 = 2 belong.
Das Potenzverfahren kann beispielsweise angewendet werden, um die Eigenwerte λ und die Eigenvektoren des Matrixprodukts AAT zu ermitteln, wobei die Eigenwerte λ und die Eigenvektoren p Lösungen der Gleichung (AAT)p = λp sind. Ein Versuchseigenvektor p T(1, 1, 1,) kann verwendet werden: The power method can be used, for example, to determine the eigenvalues λ and the eigenvectors of the matrix product AA T , where the eigenvalues λ and the eigenvectors p are solutions of the equation (AA T ) p = λ p . A trial eigenvector p T (1, 1, 1,) can be used:
Dies zeigt an, dass der Versuchseigenvektor p T =(1, 1, 1) gerade dem Eigenvektor p 1 T =(1,1,1) entspricht, der zu dem Eigenwert λ1=3 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem das äußere Matrixprodukt p 1 p 1 T von dem Matrixprodukt AAT subtrahiert wird, um eine Restmatrix R1 zu bilden: This indicates that the experimental eigenvector p T = (1, 1, 1) corresponds to the eigenvector p 1 T = (1,1,1) belonging to the eigenvalue λ 1 = 3. The power method then proceeds by subtracting the outer matrix product p 1 p 1 T from the matrix product AA T to form a remainder matrix R 1 :
Es kann ein weiterer Versuchseigenvektor p T = (1, 0, –1) verwendet werden: Another experimental eigenvector p T = (1, 0, -1) can be used:
Dies zeigt an, dass der Versuchseigenvektor pT = (1, 0, –1) gerade dem Eigenvektor pT = (1, 0, –1) entspricht, der zu dem Eigenwert λ2 = 2 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die Matrix für das Äußere Produkt p 2 p 2 T von der Restmatrix R1 abgezogen wird, um eine zweite Restmatrix R2 zu bilden: This indicates that the experimental eigenvector p T = (1, 0, -1) just corresponds to the eigenvector p T = (1, 0, -1) belonging to the eigenvalue λ 2 = 2. The power method then proceeds by subtracting the matrix for the outer product p 2 p 2 T from the remainder matrix R 1 to form a second remainder matrix R 2 :
Die Tatsache, dass die zweite Restmatrix R2 verschwindet, zeigt an, dass der Eigenwert λ3 = 0 ist und dass der Eigenvektor p 3 vollkommen willkürlich ist. Der Eigenvektor p 3 kann geeigneter Weise so gewählt werden, dass dieser senkrecht zu den Eigenvektoren p 1 T = (1,1,1) und p 2 T = (1, 0,–1) ist, so dass der Eigenvektor p 3 T = (1, –2, 1) ist. Tatsächlich kann man leicht verifizieren, dass: The fact that the second remainder matrix R 2 disappears indicates that the eigenvalue λ 3 = 0 and that the eigenvector p 3 is completely arbitrary. The eigenvector p 3 can be suitably chosen so who that this is perpendicular to the eigenvectors p 1 T = (1,1,1) and p 2 T = (1, 0, -1), so that the eigenvector p 3 T = (1, -2, 1) is. In fact, it is easy to verify that:
In ähnlicher Weise zeigt SVD von A, dass A = PTT, wobei P die Hauptkomponentenmatrix und T die Gewichtsmatrix ist: Similarly, SVD of A shows that A = PT T , where P is the principal component matrix and T is the weight matrix:
SVD bestätigt, dass die singulären Werte von A √3 und √2 sind, d. h. die positiven Quadratwurzeln der Eigenwerte λ1 = 3 und λ2 = 2 des Matrixprodukts ATA. Zu beachten ist, dass die Spalten der Hauptkomponentenmatrix P orthonormierte Eigenvektoren der Produktmatrix AAT sind.SVD confirms that the singular values of A are √3 and √2, that is, the positive square roots of the eigenvalues λ 1 = 3 and λ 2 = 2 of the matrix product A T A. Note that the columns of the principal component matrix P are orthonormal eigenvectors Product matrix AA T are.
Gleichermaßen zeigt SVD von AT, das AT = TPT ist: Likewise, SVD of A T shows that A T = TP T :
SVD zeigt, dass die (ungleich 0) singulären Werte von AT √3 und √2 sind, d. h. die positiven Quadratwurzeln der Eigenwerte λ1 = 3 und λ2 = 2 der Produktmatrix AAT. Zu beachten ist, dass die Spalten der Hauptkomponenten Matrix P (die Zeilen der Hauptkomponentenmatrix PT) die orthonormierten Eigenvektoren der Produktmatrix AAT sind. Ferner ist zu beachten, dass die Elemente ungleich 0 der Gewichtsmatrix T die positiven Quadratwurzeln √3 und √2 der Eigenvektoren λ1 = 3 und λ2 = 2 (die nicht 0 sind) sowohl der Produktmatrix ATA und AAT sind.SVD shows that the (non-zero) singular values of A T are √3 and √2, ie the positive square roots of the eigenvalues λ 1 = 3 and λ 2 = 2 of the product matrix AA T. It should be noted that the columns of the main components matrix P (the rows of the main component matrix P T ) are the orthonormalized eigenvectors of the product matrix AA T. It should also be noted that the elements other than 0 of the weight matrix T are the positive square roots √3 and √2 of the eigenvectors λ 1 = 3 and λ 2 = 2 (which are not 0) of both the product matrix A T A and AA T.
Es sei ein weiteres Beispiel verwendet und man betrachte die 4×3 Matrix B, deren Transponierte, die 3×4 Matrix BT, deren 3×3 Produktmatrix BTB und deren 4×4 Produktmatrix BBT: Consider another example, and consider the 4 × 3 matrix B, its transpose, the 3 × 4 matrix B T , its 3 × 3 product matrix B T B, and its 4 × 4 product matrix BB T :
EIG zeigt, dass die Eigenwerte des Matrixprodukts BTB 4, 2 und 2 sind. Die Eigenvektoren des Matrixprodukt BTB sind Lösungen t der Gleichung (BTB)t =λt und können durch Beobachtung als t 2 T = (1, 0, 0), t 2 T = (0,1,0) und t 3= (0,0,1) erkannt werden, die zu den Eigenwerten λ1=4, λ2=2 und λ3=2 gehören.EIG shows that the eigenvalues of the matrix product B T B are 4, 2, and 2. The eigenvectors of the matrix product B T B are solutions t of the equation (B T B) t = λ t and can be determined by observation as t 2 T = (1, 0, 0), t 2 T = (0,1,0) and t 3 = (0,0,1), which belong to the eigenvalues λ 1 = 4, λ 2 = 2 and λ 3 = 2.
Das Potenzverfahren kann beispielsweise angewendet werden, um die Eigenwerte λ und Eigenvektoren p des Matrixprodukts BBT zu bestimmen, wobei die Eigenwerte λ und die Eigenvektoren p Lösungen p der Gleichung (BBT)p = λp sind. Es kann ein Versuchseigenvektor p T (1,1,1,1) angewendet werden: The power method can be used, for example, to determine the eigenvalues λ and eigenvectors p of the matrix product BB T , where the eigenvalues λ and the eigenvectors p are solutions p of the equation (BB T ) p = λ p . An experimental eigenvector p T (1,1,1,1) can be used:
Dies zeigt an, dass der Versuchseigenvektor p T = (1,1,1,1) gerade dem Eigenvektor p 1 T= (1,1,1,1) entspricht, der zu dem Eigenwert λ1= 4 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die äußere Produktmatrix p 1 p 1 T von dem Matrixprodukt BBT subtrahiert wird, um eine Restmatrix R1 zu bilden: This indicates that the trial eigenvector pT = (1,1,1,1) is just the eigenvector p 1 T = (1,1,1,1) corresponding to part of the λ 1 = 4 to the eigenvalue. The power method then proceeds by subtracting the outer product matrix p 1 p 1 T from the matrix product BB T to form a residual matrix R 1 :
Ein weiterer Versuchseigenvektor p 1 T=(1,0,0,–1) kann verwendet werden: Another experimental eigenvector p 1 T = (1,0,0, -1) can be used:
Dies zeigt, dass der Versuchseigenvektor p T=(1,0,0,–1) gerade dem Eigenvektor p 2 T =(1,0,0,–1) entspricht, der zu dem Eigenwert λ2 = 2 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die äußere Produktmatrix p 2 p 2 T von der Restmatrix R1 subtrahiert wird, um eine zweite Restmatrix R2 zu bilden: This indicates that the trial eigenvector pT = (1,0,0, -1) just the eigenvector p 2 T = (1,0,0, -1) corresponding to the 2 = λ 2 to the eigenvalue belongs. The power process then proceeds by the outer product matrix p 2 p 2 T is subtracted from the remainder matrix R 1 to form a second remainder matrix R 2 :
Es kann ein weiterer Versuchsvektor p T = (0,1,–1,0) verwendet werden: Another experimental vector p T = (0.1, -1.0) can be used:
Dies zeigt, dass der Versuchsvektor p T = (0,1,–1,0) gerade dem Eigenvektor p 3 T= (0,1,–1,0) entspricht, der zu dem Eigenwert λ3 = 2 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die äußere Produktmatrix p 3 p 3 T von der zweiten Restmatrix R2 abgezogen wird, um eine dritte Restmatrix R3 zu bilden: This indicates that the trial vector p T = (0.1, -1.0) just the eigenvector p 3 T = (0.1, -1.0) corresponds to the eigenvalue λ 3 = 2 belongs. The power method then proceeds by subtracting the outer product matrix p 3 p 3 T from the second remainder matrix R 2 to form a third remainder matrix R 3 :
Die Tatsache, dass die dritte Restmatrix R3 verschwindet, zeigt, dass der Eigenwert λ4 = 0 ist und dass der Eigenvektor p 4 beliebig ist. Der Eigenvektor p 4 kann geeigneter Weise so gewählt werden, dass dieser senkrecht zu den Eigenvektoren p 1 T = (1,1,1,1), p 2 T = (1,0,0, –1) und p 3 T = (0,1,–1,0) ist, so dass der Eigenvektor p 4 T = (1,–1,–1,1) ist. Tatsächlich kann man verifizieren, dass: The fact that the third remainder matrix R 3 disappears shows that the eigenvalue λ 4 = 0 and that the eigenvector p 4 is arbitrary. The eigenvector p 4 can be suitably chosen such that it is perpendicular to the eigenvectors p 1 T = (1,1,1,1), p 2 T = (1,0,0, -1) and p 3 T = (0,1, -1,0), so that the eigenvector p 4 T = (1, -1, -1,1). In fact, one can verify that:
Da in diesem Falle die Eigenwerte λ2 = 2 und λ3 = 2 gleich und damit degeneriert sind, gehören die Eigenvektoren p 2 T = (1,0,0,–1) und p 3 T = (0,1,–1,0) zu den degenerierten Eigenwerten λ2 = 2 = λ3 und können somit geeigneter Weise als orthonormiert gewählt werden. Ein Gram-Schmidtsches Orthonormierungsverfahren kann dazu beispielsweise angewendet werden.Since in this case the eigenvalues λ 2 = 2 and λ 3 = 2 are equal and therefore degenerate, the eigenvectors p 2 T = (1,0,0, -1) and p 3 T = (0,1, -1 , 0) to the degenerate eigenvalues λ 2 = 2 = λ 3, and thus can be suitably chosen to be orthonormal. A Gram-Schmidt Orthonormierungsverfahren can be used for example.
In ähnlicher Weise zeigt SVD von B, das B = PTT ist, wobei P die Hauptkomponentenmatrix und T die Gewichtsmatrix ist: Similarly, SVD of B shows that B = PT T , where P is the principal component matrix and T is the weight matrix:
SVD bestätigt, dass die einzelnen Werte von B 2, √2 und √2 sind, d. h. die positiven Quadratwurzeln der Eigenwerte λ1 = 4, λ2 = 2 und λ3 = 2 der Produktmatrix BTB.SVD confirms that the individual values of B are 2, √2 and √2, ie the positive square roots of the eigenvalues λ 1 = 4, λ 2 = 2 and λ 3 = 2 of the product matrix B T B.
Gleichermaßen zeigt SVD von BT, dass: Similarly, SVD of B T shows that:
SVD bestätigt, dass die einzelnen Werte (ungleich 0) von BT 2, √2 und √2 sind, d.h. die positiven Quadratwurzeln der Eigenwerte λ1=4, λ2=2 und λ3=2 der Produktmatrix AAT. Zu beachten ist, dass die Spalten der Hauptkomponentenmatrix P (die Zeilen der Hauptkomponentenmatrix PT) die orthonormierten Eigenvektoren der Produktmatrix BBT sind. Ferner ist zu beachten, dass die Elemente der Gewichtsmatrix T, die nicht 0 sind, die positiven Quadratwurzeln 2, √2 und √2 der Eigenwerte (die nicht 0 sind) λ1=4, λ2=2 und λ3=2 sowohl der Produktmatrix BTB und BBT sind.SVD confirms that the individual values (other than 0) of B are T 2, √2 and √2, ie the positive square roots of the eigenvalues λ 1 = 4, λ 2 = 2 and λ 3 = 2 of the product matrix AA T. It should be noted that the columns of the main component matrix P (the rows of the main component matrix P T ) are the orthonormalized eigenvectors of the product matrix BB T. It should also be noted that the elements of the weight matrix T that are not 0 are the positive square roots 2, √2 and √2 of the eigenvalues (which are not 0) λ 1 = 4, λ 2 = 2 and λ 3 = 2 both of the product matrix B T B and BB T.
Die Matrizen A und B, die zuvor erläutert sind, wurden zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung des PCA-Verfahrens und des Potenzverfahrens angewendet und sind wesentlich kleiner als die Matrizen, die in den anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen. Beispielsweise können in diversen anschaulichen Ausführungsformen ungefähr n = 100–600 Prozessdurchläufe gemessen und/oder überwacht werden für n = 10 bis 60 Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter. Eine brachiale Modellierung, wobei eine Regression aller m = 100–600 Durchläufe für n = 10–60 Variablen stattfindet, kann zu einem schlecht konditionierten Regressionsproblem führen. Techniken, etwas das PCA und/oder das Verfahren der teilweise kleinsten Quadrate (PLS, das auch als Projektion auf latente Strukturen bekannt ist) verringern die Komplexität in diesen Fällen, indem die hierarchische Ordnung der Daten auf Grundlage von Ebenen mit abnehmender Variabilität offengelegt wird. In dem PCA-Verfahren beinhaltet dies, dass sukzessive Hauptkomponenten ermittelt werden. In den PLS-Techniken, etwa NIPALS erfordert dies, dass sukzessive latente Vektoren ermittelt werden.The Matrices A and B, previously explained were for the purpose of simplifying the presentation of the PCA process and the power method and are much smaller as the matrices used in the illustrative embodiments of the present invention Invention. For example, in various illustrative embodiments approximately n = 100-600 Process Runs measured and / or monitored be for n = 10 to 60 process plant variables and / or process parameters. A brutal modeling, where a regression of all m = 100-600 runs for n = 10-60 variables can lead to a poorly conditioned regression problem to lead. Techniques, something the PCA and / or the procedure of partially smallest Squares (PLS, also known as projection on latent structures is) reduce the complexity in these cases, by using the hierarchical order of data based on levels decreasing variability is disclosed. In the PCA method this involves successively Main components are determined. In the PLS techniques, such as NIPALS this requires that successive latent vectors are determined.
Wie
in
Beispielsweise
kann die 3×4
Matrix BT, die oben dargestellt ist, als
die Matrix X für
die Gesamtdaten (wiederum der Einfachheit halber) verwendet werden,
was vier Durchläufen
oder drei Variablen entspricht. Wie in
Die
Hauptkomponentenanalyse (PCA) kann geometrisch dargestellt werden.
Beispielsweise kann die 3×2
Matrix C (ähnlich
zu der 3×2
Matrix A, die oben vorgegeben ist) als die Gesamtdatenmatrix
X verwendet werden (wiederum der Einfachheit halber), was zwei Durchläufen mit drei
Variablen entspricht. Wie in
Vektor
Die auf den Mittelwert skalierte 3×2-Datenmatrix C-M, deren Transponierte, die 2×3 Matrix (C-M)T, deren 2×2 Matrixprodukte (C-M)T(C-M) und deren 3×3 Matrixprodukt (C-M)(C-M)T sind gegeben durch: The 3 × 2 data matrix CM scaled to the mean, its transposed, the 2 × 3 matrix (CM) T , its 2 × 2 matrix products (CM) T (CM) and its 3 × 3 matrix product (CM) (CM) T are given by:
Die 3×3 Matrix (C-M)(C-M)T ist die kovariante Matrix S3×3 mit Elementen sij, wobei i=1,2,3 und j=1,2,3 so definiert ist, dass entsprechend zu der rechteckigen 3×2 Matrix C3×2.The 3 × 3 matrix (CM) (CM) T is the covariant matrix S 3 × 3 with elements s ij , where i = 1,2,3 and j = 1,2,3 are defined such that corresponding to the rectangular 3 × 2 matrix C 3 × 2 .
EIG zeigt, dass die Eigenwerte λ des Matrixprodukts (C-M)T(C-M) beispielsweise 5/2 und 0 sind, indem Lösungen für die säkulare Gleichung gefunden werden: EIG shows that the eigenvalues λ of the matrix product (CM) T (CM) are 5/2 and 0, respectively, by finding solutions for the secular equation:
Die Eigenvektoren des Matrixprodukts (C-M)T(C-M) sind Lösungen t der Gleichung (C-M)T(C-M)t = λt, was auch umgeschrieben werden kann ((C-M)T(C-M)-λ)t =0. Für den Eigenwert λ1= 5/2 kann man den Eigenvektor t 1 bestimmen aus: so dass t T= (1,–1) ist. Für den Eigenwert λ1= 0 kann man den Eigenvektor t 2 ermitteln durch: so dass t 2 T=(1,1,) ist.The eigenvectors of the matrix product (CM) T (CM) are solutions t of the equation (CM) T (CM) t = λ t , which can also be rewritten ((CM) T (CM) -λ) t = 0. For the eigenvalue λ 1 = 5/2 one can determine the eigenvector t 1 from: such that t T = (1, -1). For the eigenvalue λ 1 = 0 one can determine the eigenvector t 2 by: so that t 2 T = (1,1,).
Das Potenzverfahren kann beispielsweise angewendet werden, um die Eigenwerte λ und Eigenvektoren p des Matrixprodukts (C-M)(C-M)T zu ermitteln, wobei die Eigenwerte λ und die Eigenvektoren p Lösungen p der Gleichung ((C-M)(C-M)T p = λp sind. Es kann ein Versuchseigenvektor p T=(1,1,1) benutzt werden: For example, the power method can be applied to the eigenvalues λ and eigenvecto to determine ren p of the matrix product (CM) (CM) T, where the eigenvalues λ and the eigenvectors p solutions p of the equation ((CM) (CM) T p = λ p are. It can be a trial eigenvector pT = (1, 1,1) are used:
Dies zeigt, dass der Versuchseigenvektor p T = (1,1,1) durch den besseren Versuchseigenvektor g T =(1,½, 0) ersetzt werden kann, der gerade dem Eigenvektor p 1 T (1,½,0) entspricht, der zu dem Eigenwert λ1 = 5/2 gehören. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die äußere Produktmatrix p 1 p 1 T von dem Matrixprodukt (C-M)(C-M)T subtrahiert wird, um eine Restmatrix R1 zu bilden: This shows that the experimental eigenvector p T = (1,1,1) can be replaced by the better experimental eigenvector g T = (1, ½, 0), which corresponds to the eigenvector p 1 T (1, ½, 0). which belong to the eigenvalue λ 1 = 5/2. The power method then proceeds by subtracting the outer product matrix p 1 p 1 T from the matrix product (CM) (CM) T to form a residual matrix R 1 :
Ein weiterer Versuchseigenvektor p T = (–1, 2, 0), der senkrecht zu dem Eigenvektor p 1 T= (1,½,0) ist, kann verwendet werden: Another experimental eigenvector p T = (-1, 2, 0) perpendicular to the eigenvector p 1 T = (1, ½, 0) can be used:
Dies zeigt, dass der Versuchseigenvektor p 1 T = (–1, 2, 0) gerade dem Eigenvektor p 2 T = (–1,2,0) entspricht, der zu dem Eigenwert λ2 = 0 gehört. Das Potenzverfahren geht dann weiter, indem die äußere Produktmatrix p 2 p 2 T von der Restmatrix R1 abgezogen wird, um eine zweite Restmatrix R2 zu bilden: This shows that the experimental eigenvector p 1 T = (-1, 2, 0) corresponds to the eigenvector p 2 T = (-1,2,0), which belongs to the eigenvalue λ 2 = 0. The power method then proceeds by subtracting the outer product matrix p 2 p 2 T from the remainder matrix R 1 to form a second remainder matrix R 2 :
Ein weiterer Versuchseigenvektor p T = (0,0,1), der zu den Eigenvektoren p 1 T = (1,½,0) und p 2 T = (–1,2,0) senkrecht liegt, kann verwendet werden: Another experimental eigenvector p T = (0,0,1), which is perpendicular to the eigenvectors p 1 T = (1, ½, 0) and p 2 T = (-1,2,0), can be used:
Dies zeigt, dass der Versuchseigenvektor p T= (0,0,1) gerade dem Eigenvektor p 3 T = (0,0,1) entspricht, der zum Eigenwert λ3 = 0 gehört. In der Tat kann man leicht Verifizieren, dass: This indicates that the trial eigenvector pT = (0,0,1) just corresponds to the eigenvector p 3 T = (0,0,1), of the λ with the eigenvalue 3 = 0 belongs. In fact, you can easily verify that:
In ähnlicher
Weise zeigt SVD von C-M, dass C-M = PTT ist,
wobei P die Hauptkomponentematrix (deren Spalten orthonormierte
Eigenvektoren proportional zu p 1, p 1, p 3 sind und deren Elemente die Gewichte der Richtungskosinusse
der neuen Hauptkomponentenachsen
Die
transponierte der Gewichtsmatrix (TT) ist
gegeben durch das Produkt der Matrix aus Eigenwerten von C-M mit
einer Matrix, deren Zeilen orthonormierte Eigenvektoren proportional
zu t 1 und t 2 sind.
Wie in
SVD bestätigt, dass die einzelnen Werte von C-M √5/√2 und 0, d. h. die nicht negativen Quadratwurzeln der Eigenwerte λ1= 5/2 und λ2= 0 des Matrixprodukts (C-M)T(C-M) sind. Zu beachten ist, dass die Spalten der Hauptkomponentenmatrix P die orthonormierten Eigenvektoren des Matrixprodukts (C-M)(C-M)T sind.SVD confirms that the individual values of CM √5 / √2 and 0, ie the non-negative square roots of the eigenvalues λ 1 = 5/2 and λ 2 = 0 of the matrix product (CM) are T (CM). It should be noted that the columns of the main component matrix P are the orthonormalized eigenvectors of the matrix product (CM) (CM) T.
Es
sei ein weiteres Beispiel einer 3×4 Matrix D (identisch zu der
3×4 Matrix
BT, die zuvor gezeigt wurde): als die Gesamtdatenmatrix
X verwendet (wiederum der Einfachheit halber), das vier Durchläufen über drei
Variablen entspricht. Wie in
Die 3×3 Matrixprodukt (D-M)(D-M)T ist gegeben durch: Die 3×3 Matrix (D-M)(D-M)T ist das dreifache der kovarianten Matrix S3×3 mit den Elementen sij, wobei i=1,2,3 und j=1,2,3 ist so definiert ist, dass: entsprechend der rechteckigen 3×4 Matrix D3×4.The 3x3 matrix product (DM) (DM) T is given by: The 3 × 3 matrix (DM) (DM) T is three times the covariant matrix S 3 × 3 with the elements s ij , where i = 1,2,3 and j = 1,2,3 is defined such that : corresponding to the rectangular 3 × 4 matrix D 3 × 4 .
EIG zeigt, dass die Eigenwerte des Matrixprodukts (D-M)(D-M)T 0,2 und 2 sind. Die Eigenvektoren des Matrixprodukts (D-M)(D-M)T sind Lösungen p der Gleichung ((D-M)(D-M)T p=λp und können durch Beobachtung als p 1 T= (0,1,0), p 2 T=(0,0,1) und p 3=(1,0,0) ermittelt werden, die zu den Eigenwerten λ1= 2, λ2= 2 und λ3= 0 gehören (wobei der Konvention gefolgt wird, dass der größte Eigenwert zuerst genannt wird).EIG shows that the eigenvalues of the matrix product (DM) (DM) are T 0.2 and 2. The eigenvectors of the matrix product (DM) (DM) T are solutions p of the equation ((DM) (DM) T p = λ p and can be determined by observation tion as p 1 T = (0,1,0), p 2 T = (0,0,1) and p 3 = (1,0,0) are determined, which to the eigenvalues λ 1 = 2, λ 2 = 2 and λ 3 = 0 (following the convention that the largest eigenvalue is named first).
Wie
man aus
Die transponierte der Gewichtungsmatrix TT kann einfach durch Multiplizieren der auf den Mittelwert skalierten Datenmatrix D-M von links mit der transponierten der Hauptkomponentenmatrix P erhalten werden, deren Spalten p 1, p 2, p 3 sind, d. h. die orthonormierten Eigenvektoren des Matrixprodukts (D-M)(D-M)T: The transpose of the weighting matrix T T can be obtained simply by multiplying the median-scaled data matrix DM from the left with the transposed major component matrix P whose columns are p 1 , p 2 , p 3 , ie the orthonormalized eigenvectors of the matrix product (DM) ( DM) T :
Die
Spalten der Transponierten der Gewichtungsmatrix TT (oder Äquivalente
dazu die Zeilen der Gewichtungsmatrix T) sind tatsächlich Koordinaten
der Datenpunkte (1,0,0), (0,1,0), (0,–1,0) und (–1,0,0) in Bezug auf die neuen
Hauptkomponentenachsen
Die zuvor erläuterten Matrizen C und D wurden für die Einfachheit der Darstellung des PCA und des Potenzverfahrens verwendet und sind wesentlich kleiner als die Datenmatrizen, die in anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angetroffen werden. Beispielsweise können in diversen anschaulichen Ausführungsformen ungefähr m = 100-600 Prozessdurchläufe über n = 10-60 Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter gemessen und/oder überwacht werden. Eine brachiale Modellierung mit einer Regression von n = 100 bis 600 Durchläufe über n = 10-60 Variablen kann zu einem schlecht konditionierten Regressionsproblem führen. Techniken, wie das PCA und/oder der teilweise kleinsten Quadrate (PLS, das auch als Projektion auf latente Strukturen bekannt ist) verringern die Komplexität in derartigen Fällen, indem die hierarchische Ordnung der Daten auf der Grundlage von abnehmender Variabilität offengelegt wird. In dem PCA-Verfahren heißt das, das sukzessive Hauptkomponenten ermittelt werden. In den PLS-Techniken, etwa NIPALS, heißt dies, dass sukzessive latente Vektoren ermittelt werden. In diversen anschaulichen Ausführungsformen kann das Abdriften der Anlage und/oder der Sensoren während ungefähr n = 100 bis 600 Prozessdurchläufe, die für n = 10 – 60 Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter gemessen und/oder überwacht wurden, auf ein äquivalentes Problem des dynamischen Ablaufs von ungefähr n = 100 bis 600 Punkten (die die n = 100 bis 600 Prozessdurchläufe repräsentieren) in einem n-dimensionalen Raum (der die 10 bis 60 Variablen repräsentiert) abgebildet werden. Das PCA-Verfahren kann beispielsweise verwendet werden, um die schnelle thermische Bearbeitung zu korrigieren, indem eine geeignete mehrdimensionale „Drehung" an den Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparametern ermittelt wird, um Abweichungen der Anlage und/oder der Sensoren von den entsprechenden Sollwertpunkten zu kompensieren.The previously explained Matrices C and D were used for the simplicity of the representation of the PCA and the power method are used and are much smaller than the data matrices that in illustrative embodiments of the present invention. For example, in various illustrative embodiments approximately m = 100-600 process runs over n = 10-60 process plant variables and / or process parameters measured and / or monitored become. A brutal modeling with a regression of n = 100 to 600 runs over n = 10-60 variables can lead to a poorly conditioned regression problem to lead. Techniques such as the PCA and / or the partial least squares (PLS, which is also known as projection onto latent structures) reduce the complexity in such cases, by the hierarchical order of the data on the basis of decreasing variability is disclosed. In the PCA process this means the successive main components be determined. In PLS techniques, such as NIPALS, this means that successive latent vectors are determined. In various illustrative embodiments drifting of the system and / or sensors may occur during approximately n = 100 up to 600 process runs, the for n = 10 - 60 Process equipment variables and / or process parameters measured and / or monitored were, to an equivalent Problem of dynamic process of approximately n = 100 to 600 points (representing the n = 100 to 600 process runs) in an n-dimensional Space (representing the 10 to 60 variables). For example, the PCA method can be used to perform the fast Correct thermal processing by providing a suitable multi-dimensional "rotation" on the process plant variables and / or process parameters is determined to deviations of the plant and / or the sensors from the corresponding setpoint points compensate.
In diversen alternativen anschaulichen Ausführungsformen können adaptive Abtastprozessmodelle durch alternative Möglichkeiten hergestellt werden. Derartige adaptive Abtastprozessmodelle können auch gebildet werden, indem eine oder mehrere Anlagenvariablen und/oder ein oder mehrere Prozessparameter während eines oder mehrerer Prozessdurchläufe überwacht werden. Zu Beispielen derartiger Anlagenvariablen und/oder Prozessparameter gehören ein oder mehrere Pyrometermesswerte, ein oder mehrere Leuchtenleistungsmesswerte, ein oder mehrere höhere Temperaturmesswerte, ein oder mehrere Strommesswerte, ein oder mehrere Infrarot-(IR) Signalmesswerte, ein oder mehrere Messwerte von optischen Emissionsspektren, ein oder mehrere Prozessgastemperaturmesswerte, ein oder mehrere Prozessgasdruckmesswerte, ein oder mehrere Prozessgasdurchflussratenmesswerte, eine oder mehrere Ätztiefen, eine oder mehrere Prozessschichtdicken, ein oder mehrere Widerstandsmesswerte und dergleichen. In diesen diversen alternativen anschaulichen Ausführungsformen kann das Erstellen der adaptiven Abtastprozessmodelle das Fitten der gesammelten Prozessdaten umfassen, wobei mindestens eines der folgenden Verfahren verwendet wird: Polynomkurvenanpassung, Anpassung mit den kleinsten Quadraten, Anpassung mit den kleinsten Quadraten in Polynomform, Anpassung mit den kleinsten Quadraten ohne Polynome, gewichtete Anpassung mit kleinsten Quadraten, Gewichtete Anpassung mit kleinsten Quadraten in Polynomform und gewichtete Anpassung mit kleinsten Quadraten ohne Polynome, wobei diese zusätzlich oder als Alternative zu dem Verfahren mit den teilweise kleinsten Quadraten (PLS) und/oder der Hauptkomponentenanalyse (PCA), die zuvor beschrieben sind, angewendet werden können.In various alternative illustrative embodiments, adaptive scanning process models may be made by alternative means. Such adaptive scanning process models may also be formed by monitoring one or more plant variables and / or one or more process parameters during one or more process runs. Examples of such plant variables and / or process parameters include one or more pyrometer measurements, one or more luminaire performance measurements, one or more higher temperature measurements, one or more current measurements, one or more infrared (IR) signal measurements, one or more measurements of optical emission spectra, on or a plurality of process gas temperature readings, one or more process gas pressure readings, one or more process gas flow rate readings, one or more etch depths, one or more processes layer thicknesses, one or more resistance measurements, and the like. In these various alternative illustrative embodiments, the construction of the adaptive sampling process models may include fitting the collected process data using at least one of polynomial curve fitting, least squares fitting, least squares fitting in polynomial form, least squares fitting without Polynomials, least squares weighted fit, least squares weighted polynomial fit, and least squares weighted fit without polynomials, in addition or as an alternative to the least squares (PLS) and / or principal component analysis (PCA) method, which are previously described can be applied.
In diversen anschaulichen Ausführungsformen können Messwerte für N+1 Datenpunkte (xi, yi) genommen werden, wobei i=1, 2,..., N, N+1 und a den Koeffizienten der nten Potenz präsentiert, und dies kann an die N+1 Datenpunkte (xi, yi) angepasst werden. Z. B. können 100 Zeitdatenpunkte (N=99) in Bezug auf die Pyrometermesswerte p, die Leuchtenleistungsmesswerte f und/oder die Röhrentemperaturmesswerte T während eines Prozessschrittes für die effektive Ausbeute t an Werkstücken, die sich aus den Prozessschritten ergeben, genommen werden, woraus sich entsprechende Datensätze aus N+1 Datenpunkten (pi, ti), (fi, ti) und/oder (Ti, ti) ergeben. Die Werte können die tatsächlich gemessenen Werte der Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter, Verhältnisse von tatsächlich gemessenen Werten (normiert auf entsprechende Referenzsollwerte) oder Logarithmen von derartigen Verhältnisse sein, um einige Beispiele zu nennen. Die Polynominterpolation ist beispielsweise in numerischen Verfahren für Wissenschaftlicher und Ingenieure, R.W. Hamming, Dover Publications, New York, 1986 in den Seiten 230 bis 235 beschrieben. Die Anforderung, dass das Polynom PN (x) durch N+1 Datenpunkte (xi, yi) verläuft, ist: für i=1, 2,..., N, N+1 und ergibt einen Satz an N+1 Bedingungen. Diese N+1 Bedingungen bestimmen dann vollständig die N+1 Koeffizienten ak für k = 0, 1,..., N.In various illustrative embodiments, measurements may be taken for N + 1 data points (x i , y i ) where i = 1, 2, ..., N, N + 1, and a represents the nth power coefficient, and this can be adapted to the N + 1 data points (x i , y i ). For example, 100 time data points (N = 99) with respect to the pyrometer measurement values p, the luminaire performance measurements f and / or the tube temperature measurements T may be taken during an effective yield process step t on workpieces resulting from the process steps, resulting in corresponding datasets from N + 1 data points (p i , t i ), (f i , t i ) and / or (T i , t i ). The values may be the actually measured values of the process plant variables and / or process parameters, ratios of actual measured values (normalized to corresponding reference setpoints), or logarithms of such ratios, to name a few examples. The polynomial interpolation is described, for example, in Numerical Methods for Scientists and Engineers, RW Hamming, Dover Publications, New York, 1986, pages 230-235. The requirement that the polynomial P N (x) pass through N + 1 data points (x i , y i ) is: for i = 1, 2, ..., N, N + 1 and gives a set of N + 1 conditions. These N + 1 conditions then completely determine the N + 1 coefficients a k for k = 0, 1, ..., N.
Die Determinante der Koeffizienten der unbekannten Koeffizienten ak ist die Vandermonde Determinante: wobei i= 1, 2,..., N+1 und k=0, 1,... N.The determinant of the coefficients of the unknown coefficients a k is the Vandermonde determinant: where i = 1, 2, ..., N + 1 and k = 0, 1, ... N.
Die Vandermonde Determinante VN+1 ist, wenn diese als eine Funktion der Variablen X1 betrachtet wird, VN+1=VN+1(x1,x2,...,xN,xN+1) und ist klarerweise ein Polynom mit der Variablen xi, wie man aus einer Entwicklung der Determinante erkennen kann und die Anzahl der Exponenten zeigt, dass der Grad des Polynoms ist: (beispielsweise ist der Diagonaltem der Vandermonde Determinante The Vandermonde determinant V N + 1 , when considered as a function of the variable X 1 , is V N + 1 = V N + 1 (x 1 , x 2 , ..., x N , x N + 1 ) and is clearly a polynomial with the variable x i , as we can see from a development of the determinant and the number of exponents shows that the degree of the polynomial is: (For example, the diagonal of the Vandermonde is determinant
Wenn nun xN+1=xj für j=1, 2.,... N ist, dann ist die Vandermonde Determinante VN+1=0, da eine beliebige Determinante mit zwei identischen Zeilen verschwindet, so dass die Vandermonde Determinante VN+1 die Faktoren (XN+1-xj), für j=1, 2, ...., N entsprechend zu denNow, if x N + 1 = x j for j = 1, 2., ... N, then the vanderermonde determinant V N + 1 = 0, since any determinant with two identical lines vanishes, so that the vanderermonde determinant V N + 1 the factors (X N + 1 -x j ), for j = 1, 2, ...., N corresponding to the
Faktoren aufweist. Wenn xN = xj für j=1, 2, ..., N, N-1 ist dann ist die Vandermonde Determinante VN+1= 0, so dass die Vandermonde Determinante VN+1 ebenso die Faktoren (xN-xj) aufweisen muss für j=1,2,... N-1 entsprechend den Faktoren factors having. If x N = x j for j = 1, 2, ..., N, N-1, then the vanderermonde determinant V N + 1 = 0, so that the vanderermonde determinant V N + 1 also the factors (x N -x j ) must have for j = 1,2, ... N-1 according to the factors
Allgemein gilt, wenn xm = xj für j< m, wobei m = 2,..., N, N+1 ist, dann ist die Vandermonde Determinante VN+1 = 0, so dass die Vandermonde Determinante VN+1 alle Faktoren (xm-xj) für j< m aufweisen muss, wobei m = 2,..., N, N+1 ist, entsprechend den Faktoren In general, if x m = x j for j <m, where m = 2, ..., N, N + 1, then the vanderermonde determinant V N + 1 = 0 such that the vanderermonde determinant V N + 1 must have all factors (x m -x j ) for j <m, where m = 2, ..., N, N + 1, according to the factors
Obwohl dies ein Polynom der Stufe repräsentiert, da wenn m=N+1 beispielsweise ist, kann j einen beliebigen der N Werte, j=1,2,...N annehmen und wenn m =N, kann j einen beliebigen Wert der N-1 Werte j=1, 2,... N-1 annehmen usw. ( wenn beispielsweise m =3 ist, kann j lediglich die zwei Werte j=1, 2 annehmen und m = 2 ist, so kann j nur den Wert j=1 annehmen), was bedeutet, dass alle Faktoren berücksichtigt sind und dass es nur gilt, eine multiplikative Konstante zu ermitteln, um die sich die beiden Darstellungen der Vandermonde Determinante VN+1 unterscheiden können. Wie zuvor dargelegt ist, ist der Diagonalterm der Vandermonde Determinante VN+1 gleich und dieser kann mit dem Term der linken Seiten der Produkte der Faktoren verglichen werden, der identisch ist, so dass die multiplikative Konstante gleich eins ist und die Vandermonde Determinante VN+1 gleich ist.Although this is a polynomial of the stage For example, if m = N + 1, j can take any of the N values, j = 1,2, ... N, and if m = N, j can have any value of the N-1 values j = 1 , 2, ... accept N-1, etc. (for example, if m = 3, j can take only the two values j = 1, 2 and m = 2, then j can only take the value j = 1), which means that all factors are taken into account and that it is only necessary to determine a multiplicative constant by which the two representations of the vandering moons determinant V N + 1 can differ. As previously stated, the diagonal term of the Vanderermonde determinant V N + 1 is the same and this can be with the term of the left sides of the products of the factors which is identical so that the multiplicative constant is equal to one and the vanderermonde determinant V N + 1 is the same is.
Diese Faktorisierung der Vandermonde Determinante VN+1 zeigt, dass wenn xi ≠ xj für i ≠ j ist, die Vandermond Determinante VN+1 nicht Null sein kann, da es bedeutet, dass es immer möglich ist, die unbekannten Koeffizienten ak zu ermitteln, da die Vandermonde Determinante VN+1 die Determinante der Koeffizienten der unbekannten Koeffizienten ak ist. Das Auflösen nach den unbekannten Koeffizienten ak unter beispielsweise Anwendung von Determinanten, das Einsetzen der Ergebnisse in das Polynom mit der Ordnung N das geeignete Umschreiben ergibt die Determinantengleichung was die Lösung des Polynomfits ist. Dies kann man direkt in folgender Weise erkennen. Das Entwickeln dieser Determinante entsprechend den Elementen der obersten Zeile ist klarerweise ein Polynom der Stufe N. Der Koeffizient des Elements y kann in der ersten Zeile der Entwicklung dieser Determinante nach den Elementen der obersten Zeile nichts anderes als die Vandermonde Determinante VN+1 sein. Mit anderen Worten, der Kofaktor des Elements y in der ersten Zeile ist in der Tat die Vandermonde Determinante VN+1. Der Kofaktor des n'ten Elements in der ersten Zeile, wobei n = 2,... N+2 ist, ist das Produkt des Koeffizienten an-2 in der Polynomentwicklung mit der Vandermonde Determinante VN+1. Wenn ferner x und y beliebige Abtastwerte xi und y; für i = 1, 2,...., N, N+1 annehmen, dann sind die Zeilen der Determinante die gleichen und die Determinante muss verschwinden. Somit ist die Anforderung, dass das Polynom y = PN (x) durch die N+1 Datenpunkte (x1, y1) verläuft, d. h. für i= 1, 2,..., N, N+1 erfüllt.This factorization of the Vandermonde determinant V N + 1 shows that if x i ≠ x j for i ≠ j, the Vandermond determinant V N + 1 can not be zero, since it means that it is always possible to find the unknown coefficients a k , since the Vandermonde determinant V N + 1 is the determinant of the coefficients of the unknown coefficients a k . Solving for the unknown coefficients a k under, for example, application of determinants, substituting the results into the polynomial of order N the appropriate rewriting yields the determinant equation what the solution of the polynomial fit is. This can be seen directly in the following way. The development of this determinant corresponding to the elements of the topmost line is clearly a polynomial of level N. The coefficient of element y in the first line of development of this determinant after the top line elements can be nothing but the vanderermonde determinant V N + 1 . In other words, the cofactor of the element y in the first row is in fact the Vandermonde determinant V N + 1 . The cofactor of the nth element in the first row, where n = 2, ... N + 2, is the product of the coefficient a n-2 in the polynomial winding with the Vandermonde determinant V N + 1 . Furthermore, if x and y are any samples x i and y; for i = 1, 2, ...., accept N, N + 1, then the lines of the determinant are the same and the determinant must disappear. Thus, the requirement is that the polynomial y = P N (x) pass through the N + 1 data points (x 1 , y 1 ), ie for i = 1, 2, ..., N, N + 1.
Zum Beispiel kann eine quadratische Kurve, die durch die durch Abtastdatensatz (–1, a), (0, b) und (1, c) verläuft, ermittelt werden. Die drei Gleichungen sind P2 (–1) = a = a0-a1 + a2, P2 (0)b = a0 und P2(1) = c = a0 + a1 + a2, wodurch impliziert wird, dass b = a0, c-a = 2a1 und c+1-2b = 2a2 ist, so dass was auch das Ergebnis der Entwicklung ist, wobei der Koeffizient y die entsprechende Vandermonde Determinante V3 = 2 ist.For example, a quadratic curve passing through the sample data set (-1, a), (0, b), and (1, c) can be obtained. The three equations are P 2 (-1) = a = a 0 -a 1 + a 2 , P 2 (0) b = a 0 and P 2 (1) = c = a 0 + a 1 + a 2 , thus implies that b = a 0 , ca = 2a 1 and c + 1-2b = 2a 2 , so that which is also the result of the development is, where the coefficient y is the corresponding Vandermonde determinant V 3 = 2.
In ähnlicher Weise kann eine Kurve vierter Ordnung ermittelt werden, die durch den Abtastdatensatz (-2,a), (-1,b), (0,c), (1,b) und (2,a) verläuft. Die fünf Gleichungen sind P4(–2)=a=a0-2a1+4a2-8a3+16a4, P4(–1)=b=a0-a1+a2-a3+a4, P4(0)=c=a0, P4(1)=b=a0+a1+a2a3+a4 und P4(2)=a=a0+2a1+4a2+8a3+16a4, was impliziert, dass c=a0, 0=a1=a3 (was auch aus der Symmetrie des Datensatzes folgt), (a-c)-16(b-c) =–12a2 und (a-c)4(b-c)=12a4, so dass Similarly, a fourth-order curve can be obtained that passes through the sample data set (-2, a), (-1, b), (0, c), (1, b), and (2, a). The five equations are P 4 (-2) = a = a 0 -2a 1 + 4a 2 -8a 3 + 16a 4 , P 4 (-1) = b = a 0 -a 1 + a 2 -a 3 + a 4 , P 4 (0) = c = a 0 , P 4 (1) = b = a 0 + a 1 + a 2 a 3 + a 4 and P 4 (2) = a = a 0 + 2a 1 + 4a 2 + 8a 3 + 16a 4 , which implies that c = a 0 , 0 = a 1 = a 3 (which also follows from the symmetry of the dataset), (ac) -16 (bc) = -12a 2 and (ac ) 4 (bc) = 12a 4 , so that
In diversen alternativen anschaulichen Ausführungsformen können Abtastwerte für M Datenpunkte (xi, yi) gesammelt werden, wobei i = 1, 2,.... M ist, und ein Polynom erster Ord nung (eine Gerade)an die M Datenpunkte (xi, yi) angepasst wird (im Sinne der kleinsten Quadrate). Beispielsweise können 100 Zeitdatenpunkte (M = 100) gewonnen werden, die ein Pyrometermesswert p, den Leuchtenleistungsmesswert f und/oder den Röhrentemperaturmesswert T während eines Prozessschrittes mit der effektiven Ausbeute t an Werkstücken, die sich aus diesem Prozessschritt ergeben, in Beziehung setzen, woraus sich M Datenpunkte (pi, ti), (fi, ti) und/oder (Ti, ti) ergeben. Die Werte können tatsächlich gemessene Werte der Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter, Verhältnisse von tatsächlich gemessenen Werten (normiert in Bezug auf Referenzwerte) oder Logarithmen derartiger Verhältnisse sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Anpassung mit den kleinsten Quadraten ist beispielsweise in „Numerische Verfahren für Wissenschaftler und Ingenieure" von R. W. Hamming, Dover Publications, New York, 1986, auf den Seiten 427 bis 443 beschrieben.In various alternative illustrative embodiments, samples for M data points (x i , y i ) may be collected, where i = 1, 2, .... M, and a first order polynomial (a straight line) is matched to the M data points (x i , y i ) (in the least squares sense). For example, 100 time data points (M = 100) may be obtained that relate a pyrometer reading p, the luminaire power reading f and / or the tube temperature reading T during a process step to the effective yield t of workpieces resulting from that process step M data points (p i , t i ), (f i , t i ) and / or (T i , t i ) result. The values may actually be measured values of the process plant variables and / or process parameters, ratios of actual measured values (normalized with respect to reference values), or logarithms of such ratios, to name just a few examples. The least squares fit is described, for example, in "Numerical Methods for Scientists and Engineers" by RW Hamming, Dover Publications, New York, 1986, at pages 427-443.
Das Kriterium der kleinsten Quadrate kann in Situationen angewendet werden, wenn wesentlich mehr Daten verfügbar sind als Parameter, so dass eine exakte Anpassung (innerhalb des Rundungsfehlers) nicht in Frage kommt. Polynome werden sehr oft bei der Anpassung mit den kleinsten Quadraten angewendet, obwohl beliebige lineare Familien geeigneter Funktionen ebenso funktionieren können. Es sei angenommen, dass eine Größe x gemessen wird, indem M Messungen xi für i = 1, 2,..., M durchgeführt werden, und es sei weiter angenommen, dass die Messungen xi zu der „wahren" Größe x die Relation xi = x+ε1= 1, 2,....M in Beziehung stehen, wobei die Reste ε1 als Rauschen betrachtet werden. Das Prinzip der kleinsten Quadrate sagt, dass die beste Abschätzung ξ für den wahren Wert x die zahl ist, die die Summe der Quadrate der Abweichungen der Daten von ihren Schätz-werten minimiert was äquivalent zu der Annahme ist, dass das durchschnittliche xa, wobei die beste Abschätzung ξ für den wahren Wert x ist. Diese Äquivalenz kann wie folgt gezeigt werden. Zunächst führt das Prinzip der kleinsten Quadrate zu dem Durchschnittswert xa. Hinsichtlich als eine Funktion der besten Abschätzung ξ kann eine Minimierung der besten Abschätzung ξ durch Differentiation erfolgen. was impliziert, dass so dass anders ausgedrückt, dass die Wahl xa = ξ die Summe der Quadrate der Reste εi minimiert. Hierbei ist ferner zu beachten, dass dass Kriterium für ein Minimum ermittelt wird.The Least Squares criterion can be used in situations where significantly more data is available than parameters, so that an exact fit (within the rounding error) is out of the question. Polynomials are very often used in least squares fitting, although any linear families of suitable functions may work as well. Assuming that a quantity x is measured by performing M measurements x i for i = 1, 2, ..., M, it is further assumed that the measurements x i to the "true" size x the Relation x i = x + ε 1 = 1, 2, .... M, with the remainders ε 1 being considered noise The principle of least squares says that the best estimate ξ for the true value x is the is the number that minimizes the sum of the squares of the deviations of the data from their estimated values which is equivalent to the assumption that the average x a , where the best estimate ξ is for the true value x. This equivalence can be shown as follows. First, the least squares principle leads to the average value x a . Regarding as a function of the best estimate ξ, minimization of the best estimate ξ can be done by differentiation. which implies that so that in other words, the choice x a = ξ minimizes the sum of the squares of the residues ε i . It should also be noted that that criterion is determined for a minimum.
Wenn andererseits der Durchschnittswert xa als die beste Wahl xa = ξ ausgesucht wird, kann gezeigt werden, dass diese Wahl tatsächlich die Summe der Quadrate der Reste εi minimiert. Es sei On the other hand, if the average value x a is selected as the best choice x a = ξ, it can be shown that this choice actually minimizes the sum of the squares of the residues ε i . It was
Wenn ein beliebiger anderer Wert xb gewählt wird, dann ergibt ein Einsetzen dieses anderen Wertes xb in f(x) If any other value x b is chosen, then substituting this other value x b into f (x)
Subtrahieren von f(xa) von f(xb) ergibt so dass f(xb)>f(xa) eine Gleichheit ergibt, nur dann, wenn xb = xa ist. Anders ausgedrückt, der Durchschnittswert xa minimiert in der Tat die Quadrate der Reste εi. Somit ist gezeigt, dass das Prinzip der kleinsten Quadrate und die Wahl des Durchschnittswerts als die beste Abschätzung äquivalent sind.Subtracting f (x a ) from f (x b ) yields so that f (x b )> f (x a ) yields equality, only if x b = x a . In other words, the average value x a actually minimizes the squares of the residues ε i . Thus, it is shown that the least squares principle and choice of average value are equivalent to the best estimate.
Es kann andere Auslösverfahren neben der Auswahl durch die kleinsten Quadrate geben. Es sei wieder angenommen, dass die Größe x durch M Messungen xi für i = 1, 2,..., M ge geben ist und es sei angenommen, dass die Messungen xi mit der „wahren" Größe x durch die Beziehung xi = x + εi für i = 1, 2,.... M in Beziehung steht, wobei die Reste εi als Rauschen betrachtet werden. Als Alternative zu der Wahl der kleinsten Quadrate kann eine andere Abschätzung χ für den wahren Wert x gewählt sein, die die Summe der Absolutwerte der Abweichungen der Daten von ihrer Abschätzung minimiert, d. h. was äquivalent zu der Annahme ist, dass der in der Mitte liegende Wert xm der Messungen xi für i = 1, 2,...., M (wenn M gerade ist, dann sind die beiden mittleren Werte zu mitteln) die andere Abschätzung x des wahren Werts x ist. Es sei angenommen, dass es eine ungerade Anzahl M = 2k+1 von Messungen xi für i= 1, 2,..., M gibt und es sei der mittlere Wert xm als der Abschnitt x für den wahren Wert x gewählt, der die Summe der Absolutwerte der Reste εi minimiert. Eine Aufwärtsverschiebung dieses Wertes xm würde die k Tenne |xi-x| vergrößern, für die die xi unter xm liegen und würde die k Terme |xi-x| verkleinern, für die xi jeweils um den gleichen Betrag über xm liegt. Jedoch würde die Aufwärtsverschiebung für diesen Wert xm auch den Term |xm-x| vergrößern und damit die Summe der Absolutwerte aller Reste εi vergrößern. Eine noch weitere Auswahl an Stelle der Minimierung der Summe der Quadrate der Reste εi wäre die Wahl, die maximale Abweichung zu minimieren, was zu führt, d. h. eine Mittenbereichabschätzung des besten Wertes.There may be other triggering methods besides Least Squares selection. Assuming once again that the quantity x is given by M measurements x i for i = 1, 2, ..., M, it is assumed that the measurements x i with the "true" quantity x are given by the relation x i = x + ε i for i = 1, 2, .... M, with the remainders ε i considered to be noise, as an alternative to the choice of least squares, another estimate χ for the true value x which minimizes the sum of the absolute values of the deviations of the data from their estimation, ie which is equivalent to the assumption that the central value x m of the measurements x i for i = 1, 2, ...., M (if M is even then the two mean values are to average) is the other one Estimate x of the true value x. Assume that there is an odd number M = 2k + 1 of measurements x i for i = 1, 2, ..., M and that the average value x m is chosen to be the true x value x, which minimizes the sum of the absolute values of the residues ε i . An upward shift of this value x m would be the k Tenne | x i -x | for which the x i lie below x m and would use the k terms | x i -x | for which x i is in each case the same amount over x m . However, the upward shift for this value x m would also be the term | x m -x | increase and thus increase the sum of the absolute values of all residues ε i . A still further choice in place of minimizing the sum of the squares of the residues ε i would be the choice to minimize the maximum deviation, too leads, ie a middle range estimate of the best value.
Es sei wieder auf diverse alternative anschauliche Ausführungsformen verwiesen, in denen Abtastpunkte für M Datenpunkte (xi, yi) gesammelt werden, wobei i=1, 2,...., M und ein Polynom erster Ordnung (eine Gerade) kann an die M Datenpunkte (xi, yi) (im Sinne der kleinsten Quadrate) angepasst werden; hierbei gibt es zwei Parameter a0 und a1 und eine Funktion F(a0, a1), die wie folgt minimiert werden muss. Die Funktion F(a0, a1) ist gegeben durch und das Setzen der partialen Ableitungen von F(a0, a1) in Bezug auf a0 und a1 auf Null ergibt und Das Vereinfachen und Umgruppieren ergibt wobei es zwei Gleichungen für die zwei unbekannten Parameter a0 und a1 gibt, die einfach gelöst werden können.Referring again to various alternative illustrative embodiments in which sample points for M data points (x i , y i ) are collected, where i = 1, 2, ...., M and a first order polynomial (a straight line). can be adapted to the M data points (x i , y i ) (in the least squares sense); There are two parameters a 0 and a 1 and a function F (a 0 , a 1 ), which must be minimized as follows. The function F (a 0 , a 1 ) is given by and the setting of the partial derivatives of F (a 0 , a 1 ) with respect to a 0 and a 1 to zero and Simplifying and regrouping results where there are two equations for the two unknown parameters a 0 and a 1 that can be easily solved.
Wie
in
Wie
in
In diversen anderen alternativen anschaulichen Ausführungsformen können Messwerte für M Datenpunkte (xi, yi) gesammelt werden, wobei i = 1, 2,..., N und ein Polynom N'ten Grades an die M Datenpunkte (xi, yi) angepasst werden (im Sinne der kleinsten Quadrate). Beispielsweise können 100 Zeitdatenpunkte (M = 100) genommen werden, die die Pyrometermessung p, die Leuchtenleistungsmessung f und/oder die Röhrentemperaturmessung T während eines Prozessschrittes mit der effektiven Ausbeute t an Werkstücken, die sich aus dem Prozessschritt ergeben, in Beziehung setzen, woraus M Datenpunkte (pi, ti), (fi, ti) und/oder (Ti, ti) resultieren. Die Werte können tatsächlich gemessene Werte der Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter, Verhältnis von tatsächlich gemessenen Werten (normiert in Bezug auf Referenzsollwerte) oder Logarithmen derartiger Verhältnisse sein, um einige Beispiele zu nennen. In einer anschaulichen Ausführungsform ist der Grad N des Polynoms mindestens 10 x größer als M.In various other illustrative embodiments, measurements for M data points (x i , y i ) may be collected, where i = 1, 2, ..., N, and an N'th degree polynomial to the M data points (x i , y i ) are adapted (in the sense of the least squares). For example, 100 time data points (M = 100) may be taken relating the pyrometer measurement p, the luminaire power measurement f and / or the tube temperature measurement T during a process step to the effective yield t of workpieces resulting from the process step, from which M Data points (p i , t i ), (f i , t i ) and / or (T i , t i ) result. The values may actually be measured values of the process plant variables and / or process parameters, ratio of actually measured values (normalized with respect to reference setpoints), or logarithms of such ratios, to name a few examples. In one illustrative embodiment, the degree N of the polynomial is at least 10x greater than M.
Die Funktion F(a0, a1,.... an) kann wie folgt minimiert werden. Die Funktion F(a0, a1,.... aN) ist gegeben durch und das Setzen der partiellen Ableitungen von F(a0, a1,.... aN) in Bezug auf die aj für j= 0, 1, ..., N gleich Null ergibt für j = 0, 1,...., N, da (xi) der Koeffizient von aj in dem Polynom ist. Vereinfachen und Umstellen ergibt für j = 0, 1,..., N, wobei The function F (a 0 , a 1 , .... a n ) can be minimized as follows. The function F (a 0 , a 1 , .... a N ) is given by and the setting of the partial derivatives of F (a 0 , a 1 , .... a N ) with respect to the a j for j = 0, 1, ..., N equals zero for j = 0, 1, ...., N, since (x i ) is the coefficient of a j in the polynomial is. Simplify and change results for j = 0, 1, ..., N, where
Es gibt N+1 Gleichungen für j= 0, 1,..., N, die auch als Normalgleichungen für die N+1 unbekannten Parameter ak für k = 0, 1,... N, bekannt sind, die in einfacher Weise eine Lösung ermöglichen, vorausgesetzt, dass die Determinante der Normalgleichung nicht Null ist. Dies kann gesehen werden, indem gezeigt wird, dass die homogenen Gleichungen lediglich die triviale Lösung ak = 0 für K = 0, 1,..., N besitzen, was auch wie folgt gezeigt werden kann. Man multipliziert die j'te homogene Gleichung mit aj und summiere alle j von j = 0 bis j = N was implizieren würde, dass PN(xi) = 0 und damit ak = 0 für k = 0, 1,..., N, die triviale Lösung. Daher ist die Determinante der Normalgleichungen nicht Null und die Normalgleichungen können für die N+1 Parameter ak für k = 0, 1,..., N gelöst werden, d. h. für die Koeffizienten des Polynoms der kleinsten Quadrate des Grades N die an die M Daten (xi, yi) angepasst werden können.There are N + 1 equations for j = 0, 1, ..., N, which are also known as normal equations for the N + 1 unknown parameters a k for k = 0, 1, ... N, which allow a simple solution, provided that in that the determinant of the normal equation is not zero. This can be seen by showing that the homogeneous equations have only the trivial solution a k = 0 for K = 0, 1, ..., N, which can also be shown as follows. Multiply the j'th homogeneous equation by a j and sum all j from j = 0 to j = N which would imply that P N (x i ) = 0 and thus a k = 0 for k = 0, 1, ..., N, the trivial solution. Therefore, the determinant of the normal equations is not zero and the normal equations can be solved for the N + 1 parameters a k for k = 0, 1, ..., N, ie for the coefficients of the least squares polynomial of degree N which can be adapted to the M data (x i , y i ).
Das Auffinden des Polynoms der kleinsten Quadrate des Grades N das an die M Datenpunkte (xi, yi) angepasst werden kann, kann unter Umständen nicht einfach sein, wenn der Grad N des Polynoms der kleinsten Quadrate sehr groß ist. Die N+1 Normalgleichungen für j = 0, 1,..., N für N+1 unbekannte Parameter ak für k = 0, 1,..., N sind gegebenenfalls nicht einfach zu lösen, wenn beispielsweise der Grad N des Polynoms der kleinsten Quadrate viel größer als ungefähr 10 ist. Dies kann wie folgt gezeigt werden. Es sei angenommen, dass die M Datenpunkte (xi, yi) mehr oder weniger gleichförmig in dem Intervall 0 ≤ x ≤ 1 verteilt sind, so dass Finding the least squares polynomial of degree N which can be adapted to the M data points (x i , y i ) may not be easy if the degree N of the least squares polynomial is very large. The N + 1 normal equations for j = 0, 1, ..., N for N + 1, unknown parameters a k for k = 0, 1, ..., N may not be easily solved, for example, if the degree N of the least squares polynomial is much greater than about 10. This can be shown as follows. Assume that the M data points (x i , y i ) are more or less uniformly distributed in the interval 0 ≤ x ≤ 1 such that
Die resultierende Determinante der Normalgleichungen ist dann ungefähr gegeben durch für j, k = 0, 1,...., N, wobei HN für j, k = 0, 1,..., N-1 die Hilbert-Determinante der Ordnung N ist, die den Wert annimmt der sich rasch 0 annähert. Zum Beispiel: und wobeiThe resulting determinant of the normal equations is approximately given by for j, k = 0, 1, ...., N, where H N for j, k = 0, 1, ..., N-1 is the Hilbert determinant of order N, which takes the value which approaches 0 quickly. For example: and in which
Dies deutet darauf hin, dass das System der Normalgleichungen schlecht konditioniert ist und damit schwierig zu lösen ist, wenn der Grad N des Polynoms der kleinsten Quadrate sehr groß ist. Sätze aus orthogonalen Polynomen tendieren dazu, sich besser zu verhalten. This suggests that the system of normal equations bad is conditioned and thus difficult to solve when the degree N of Polynomial least squares is very large. Sets of orthogonal polynomials tend to behave better.
Wie
in
Wie
in
In diversen alternativen anschaulichen Ausführungsformen können Messwerte für M Datenpunkte (xi, yi) mit i = 1, 2,... M gesammelt werden und ein linear unabhängiger Satz an N+1 Funktionen fj(x) für j = 0, 1, 2,...., N kann an die M Datenpunkte (xi, yi) im Sinne der kleinsten Quadrate ohne Polynome angepasst werden. Beispielsweise können 100 Zeitdatenpunkte (M = 100) genommen werden, die die Pyrometermessung p, die Leuchtenleistungsmessung f und/oder die Röhrentemperaturmessung T während eines Prozessschrittes mit der effektiven Ausbeute t an Werkstücken, die sich aus dem Prozessschritt ergeben in Beziehung setzen, woraus M Datenpunkte (pi, ti), (fi, ti) und/oder (Ti, ti) resultieren. Die Werte können tatsächlich gemessene Werte von Prozessanlagenvariablen und/oder Prozessparameter, oder können Verhältnisse von tatsächlichen gemessenen Werten (normiert auf entsprechende Referenzsollwerte) oder Logarithmen derartiger Verhältnisse sein, um nur einige Beispiele zu nennen. In einer anschaulichen Ausführungsform ist die Zahl N+1 der linear unabhängigen Menge von Basisfunktionen fj(x) mindestens 10 x größer als M.In various alternative illustrative embodiments, measurements for M data points (x i , y i ) with i = 1, 2, ... M can be collected and a linearly independent set of N + 1 functions f j (x) for j = 0, 1, 2, ...., N can be adapted to the M data points (x i , y i ) in the least squares sense without polynomials. For example, 100 time data points (M = 100) may be taken that relate the pyrometer reading p, the luminaire power measurement f and / or the tube temperature measurement T during a process step to the effective yield t of workpieces resulting from the process step, from which M data points (p i , t i ), (f i , t i ) and / or (T i , t i ) result. The values may actually be measured values of process plant variables and / or process parameters, or may be ratios of actual measured values (normalized to corresponding reference setpoints) or logarithms of such ratios, to name just a few examples. In one illustrative embodiment, the number N + 1 of the linearly independent set of basis functions f j (x) is at least 10 times greater than M.
Die Funktion f(a0, a1, ... a2) kann wie folgt minimiert werden. Die Funktion f(a0, a1, ..., aN) ist gegeben durch und das Setzen der partialen Ableitungen von f(a0, a1, ..., aN) in Bezug auf die aj für j = 0, 1, ..., N gleich Null ergibt für j = 0, 1,...., N, da fj(xi) der Koeffizient aj in der Darstellung ist.The function f (a 0 , a 1 , ... a 2 ) can be minimized as follows. The function f (a 0 , a 1 , ..., a N ) is given by and the setting of the partial derivatives of f (a 0 , a 1 , ..., a N ) with respect to the a j for j = 0, 1, ..., N equals zero for j = 0, 1, ...., N, since f j (x i ) is the coefficient a j in the representation is.
Eine Vereinfachung ergibt für j = 0, 1,..., N, wobei undA simplification results for j = 0, 1, ..., N, where and
Es gibt N+1 Gleichungen für j = 0, 1,..., N, die auch als Normalgleichungen für die N+1 unbekannten Parameter ak für k = 0, 1,... N bekannt sind, da sich einfach Lösungen ergeben, vorausgesetzt, dass die Determinante der Normalgleichungen nicht Null ist. Dies kann gezeigt werden, indem gezeigt wird, dass die homogenen Gleichungen lediglich die triviale Lösung ak = 0 für k = 0, 1,..., N besitzen, was wie folgt gesehen werden kann. Es werde die j'te homogene Gleichung mit aj multipliziert und es werde über alle j summiert was impliziert, dass y(xi) = 0 und damit ak = 0, 1,...., N ist, d. h. die triviale Lösung. Daher ist die Determinante der Normalgleichungen nicht Null und die Normalgleichungen können für die N+1 Parameter ak für k = 0, 1,..., N gelöst werden, d. h. für die Koeffizienten der Darstellung kleinsten Quadrate ohne Polynome die an die M Datenpunkte (xi, yi) angepasst werden können, wobei die linear unabhängige Menge der N+1 Funktionen fj(x) als Basis für die Darstellung der kleinsten Quadrate ohne Polymone verwendet wird.There are N + 1 equations for j = 0, 1, ..., N, which are also known as normal equations for the N + 1 unknown parameters a k for k = 0, 1, ... N, since solutions are simply given, provided that the Determinant of the normal equations is not zero. This can be shown by showing that the homogeneous equations have only the trivial solution a k = 0 for k = 0, 1, ..., N, which can be seen as follows. It will j'te the homogeneous equation by a j and multiplies it will j summed over all the which implies that y (x i ) = 0 and hence a k = 0, 1, ...., N, ie the trivial solution. Therefore, the determinant of the normal equations is not zero and the normal equations can be solved for the N + 1 parameters a k for k = 0, 1, ..., N, ie for the coefficients of least squares representation without polynomials which can be adapted to the M data points (x i , y i ), the linearly independent set of N + 1 functions f j (x) being the basis for the least squares representation without polymones is used.
Wenn die Datenpunkte (xi, yi) nicht in gleicher Weise zuverlässig für alle M sind, kann es wünschenswert sein, die Daten durch Verwendung nicht negativer Gewichtungsfaktoren wi zu gewichten. Die Funktion f(a0, a1,..., aN) kann wie folgt minimiert werden. Die Funktion f(a0, a1,..., aN) ist gegeben durch und das Setzen der partiellen Ableitungen von f(a0, a1,..., aN) in Bezug auf die aj = 0, 1,...., N = 0 ergibt für j = 0, 1,..., N, da fj(xi) der Koeffizient von aj in der Darstellung ist. Die Vereinfachung ergibt für j = 0, 1,..., N, wobei If the data points (x i , y i ) are not equally reliable for all M, it may be desirable to weight the data by using non-negative weighting factors w i . The function f (a 0 , a 1 , ..., a N ) can be minimized as follows. The function f (a 0 , a 1 , ..., a N ) is given by and the setting of the partial derivatives of f (a 0 , a 1 , ..., a N ) with respect to the a j = 0, 1, ...., N = 0 for j = 0, 1, ..., N, since f j (x i ) is the coefficient of a j in the representation is. The simplification results for j = 0, 1, ..., N, where
Es gibt N+1 Gleichungen für j = 0, 1,.... N, die auch als Normalgleichungen bekannt sind, die die nicht negativen Gewichtungsfaktoren wi für die N+1 unbekannten Parameter ak für k=0, 1,..., N enthalten, woraus sich einfach Lösungen ergeben, vorausgesetzt, dass die Determinante der Normalgleichungen nicht Null ist. Dies kann gesehen werden, indem gezeigt wird, dass die homogehen Gleichungen lediglich die triviale Lösung ak = 0 für k = 0, 1,..., N aufweisen, was wie folgt gezeigt werden kann. Es werde die j'te homogene Gleichung mit aj multipliziert und es werde über alle j aufsummiert, was implizieren würde, dass y(xi) = 0 und damit dass ak = 0 für k = 0, 1,..., N wäre, was die triviale Lösung bedeutet. Daher ist die Determinante der Normalgleichungen nicht Null und die Normalgleichungen einschl. der nicht negativen Gewichtungsfaktoren wi können für die N+1 Parameter ak für k = 0, 1,..., N, d. h. für die Koeffizienten der Darstellung der kleinsten Quadrate ohne Polynome gelöst werden, die an die M Datenpunkte (xi, yi) unter Verwendung der linear unabhängigen Menge an N+1 Funktionen fj(x) als Basis für die Darstellung der kleinsten Quadrate ohne Polynome die die nicht negativen Gewichtungsfaktoren wi enthalten, angepasst werden können.There are N + 1 equations for j = 0, 1, .... N, also known as normal equations, which contain the non-negative weighting factors w i for the N + 1 unknown parameters a k for k = 0, 1, ..., N, from which simple solutions result, provided that the determinant of the normal equations is not zero. This can be seen by showing that the homoge- neous equations have only the trivial solution a k = 0 for k = 0, 1, ..., N, which can be shown as follows. It'll be the j'te homogeneous equation with a j multiplied and it'll summed over all j, which would imply that y (x i ) = 0 and that a k = 0 for k = 0, 1, ..., N, which means the trivial solution. Therefore, the determinant of the normal equations is not zero and the normal equations including the non-negative weighting factors w i can for the N + 1 parameters a k for k = 0, 1, ..., N, ie for the least squares coefficients without polynomials to solve for the M data points (x i , y i ) using the linearly independent set of N + 1 functions f j (x) as the basis for the least squares representation without polynomials which contain the non-negative weighting factors w i , can be adjusted.
In einer adaptiven Steuerungsstrategie gemäß diversen anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung läuft ein interaktives Systemidentifizierungsschema zusammen mit der Steuerung und stellt stetig das Modell so ein, dass das Modell das wahre Verhalten des Systems widerspiegelt. Eine schwierige Aufgabe in dieser Situation ist das Bestimmen, ob beobachtete Fehler in den Ausgangsgrößen auf Grund von Fehlern beim Kompensieren von Anlagenunterschieden oder von Produktunterschieden auftreten. Die folgende Erläuterung zeigt ein Schema auf, um zu entscheiden, welche Modellparameter einen Fehler aufweisen und um die korrekten Modellaktualisierungen durchzuführen.In an adaptive control strategy according to various illustrative embodiments of the present invention an interactive system identification scheme along with the controller and constantly sets the model so that the model is the true behavior of the system. A difficult task in this situation determining whether there are observed errors in the output quantities Reason for errors when compensating plant differences or of product differences occur. The following explanation shows a scheme to decide which model parameters have a bug and the correct model updates perform.
Zunächst sei eine einfache Einzeldurchlaufsteuerung für einen einzelnen Prozess aufgezeigt und dies werde auf den Fall mehrerer Produkte und Anlagen ausgedehnt. Standardmäßige Beobachtungstestdurchläufe von linearen Prozessmodellen werden zum Zwecke der Darstellung verwendet.First, be a simple single pass control for a single process is shown and this will be extended to the case of several products and installations. Standard observation test runs of Linear process models are used for purposes of illustration.
Als
Beispiel sei ein simpler Ätz-
oder Polierprozess betrachtet, wobei die Aufgabe besteht, einen
gewünschten
Abtrag bei jedem Durchlauf zu erreichen. Ein vereinfachtes Modell
für diesen
Prozess ist
In
der adaptiven Steuerungsformel wird die Abschätzung der Rate von Durchlauf
zu Durchlauf eingestellt, indem eine interaktive Systemidentifizierung
angewendet wird. Der Einfachheit halber und zum Zwecke der Einfachheit
der Analyse wird das Modell linearisiert und in eine Zustandsraumdarstellung
umgewandelt. Wenn das Modell um eine nominale Rate r0 und
Zeit t0 linearisiert wird, dann ist die
Gleichung für
die Abweichung y von dem nominalen Abtragswert y0 gleich
Dieses
Modell ist adäquat
für die
Steuerung eines einzelnen Prozesses. Es wird angenommen, dass die
einzelne Abtragsratenabschätzung
für jeden
Durchlauf gilt und diese wird nach jeder Messung eingestellt. In
einer Fertigungsumgebung mit hohem Durchsatz ergibt sich jedoch
zusätzliche
Komplexität,
da es mehrere Anlagen und Produkte gibt. In dieser Arbeit wird jede
Kombination aus einem Produkt und einer Anlage als der Kontext bezeichnet.
Die Steuerungsaufgabe besteht darin, jeden Durchlauf auf den Sollwert
zu bringen, unabhängig
davon, welche Kombination aus Produkt und Anlage verwendet ist.
Eine einfache Vorgehensweise besteht dann, anzunehmen, dass der
eine Satz aus Zuständen
für alle
Prozesskontexte gilt. Der Nachteil dieses Verfahrens in einer Umgebung mit
diversen Kontexten besteht darin, dass die mit jedem Prozess verknüpften Raten
sich deutlich voneinander unterscheiden können. Wenn dies auftritt, erscheint
jeder Übergang
zu einem neuen Kontext als eine stufenartige Störung für die Steuerung, wie in
Beispielsweise
wird in vielen Anwendungen rasch beobachtet, dass unterschiedliche
Produkte sehr unterschiedliche offensichtliche Reaktionsraten aufweisen.
Jedoch kann die Rate von Los zu Los abweichen, selbst wenn nur ein
Produkt hergestellt wird. Dies kann durch eine Beeinträchtigung
des Reaktors, eine Alterung von Verschleißmaterialien, Leckage von Prozessen
und dergleichen hervorgerufen werden. Das einfache Überwachen
einer Abschätzung
für r von
Durchlauf zu Durchlauf ist nicht akzeptabel, da jeder Übergang
zu einem anderen Produkt als eine stufenartige Änderung erscheint, wie dies
unten gezeigt ist. Wie in
Ein weiteres anschauliches Verfahren, das leicht einzurichten ist, besteht darin, Durchläufe mit ähnlichen Kontexten zusammenzufassen, so dass diese Parameterabschätzungen gemeinsam benutzen. In einem derartigen Verfahren besteht keine Notwendigkeit, Vorgabewerte für Produkte und Anlagen separat voneinander zu identifizieren. Jede Kombination besitzt einfach die eigene Ratenabschätzung und aktualisiert diese Abschätzung auf der Grundlage von nur Messungen aus Durchläufen unter diesem speziellen Kontext. Diese Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, dass eine Störung beispielsweise an einer Anlage von jedem Kontext erkannt werden muss, in welchem diese Anlage eingesetzt ist. Dies kann in einem großen System auf Grund der großen Anzahl von Durchläufen nachteilig sein, die dann ihre Sollwerte nicht einhalten, während unterschiedliche Kontexte deren Parameterabschätzungen aktualisieren. Diese Information sollte unmittelbar oder rasch zwischen allen Kontexten, die von der Störung beeinflusst werden, geteilt werden.One another vivid process that is easy to set up in, runs with similar ones Summarize contexts so that these parameter estimates use together. In such a method, there is none Need to set default values for Identify products and systems separately. each Combination simply has its own rate estimation and updates this estimate based on only measurements from runs under this particular Context. However, these methods have the disadvantage that a disorder for example, be recognized at a facility of any context must, in which this system is used. This can be done in one huge System due to the large Number of passes be disadvantageous, which then do not meet their specifications, while different Contexts their parameter estimates To update. This information should be immediate or promptly all contexts affected by the disorder be shared.
Es
gibt Fälle,
in denen Grundeinstellungswerte erkannt werden, die durch unterschiedliche
Teile des Prozesskontextes hervorgerufen werden. Ein Beispiel ist,
dass Schwankungen zwischen Anlagen wiederholbar sind, unabhängig von
den Produkten, die bearbeitet werden, und die Variation von Produkt
zu Produkt ist konsistent, selbst wenn diese auf unter schiedlichen
Anlagen bearbeitet wurden. Um aus dieser Beobachtung einen Vorteil
zu erzielen, können
zusätzliche
Terme zu dem Modell hinzugefügt
werden. Für
einen CMP-Prozess
ist es sinnvoll, die Rate für
unterschiedliche Produkte zu skalieren. Dies liegt größtenteils
daran, dass die Abtragsrate abhängig
von den Eigenschaften der Kontaktoberfläche ist, und unterschiedliche
Produkte unterschiedliche Musterdichten aufweisen. Somit ist die
Wenn
dies um einen nominalen Zustand r0, f0 und t0 herum linearisiert
wird, ergibt die Gleichung für
die Abweichung y von der nominalen Abtragsrate
Somit
ist die Frage, die sich ergibt, ob die zwei Modellparameter r und
f unverwechselbar identifiziert werden können oder nicht. Für ein zeitlich
unabhängiges
lineares System, wie in diesem Falle, kann der Test für die Nichtsingularität der Gram-Beobachtbarkeit
ausgeführt
werden, indem der Rang berechnet wird von
Diese Matrix besitzt nicht den höchsten Rang, so dass das System, wie es gegenwärtig definiert ist, nicht beobachtbar ist. Somit ist es nicht möglich, die Modellparameter eindeutig zu identifizieren, wenn lediglich die Laufdaten aus einem einzelnen Kontext verwendet werden.These Matrix does not have the highest Rank, so that the system, as it is currently defined, unobservable is. Thus, it is not possible uniquely identify the model parameters, if only the Run data from a single context can be used.
Dieses Ergebnis ist intuitiv, denn, um in der Lage zu sein, die Produkt zu Produkt und die Anlagen zu Anlagen Abhängigkeiten zu erkennen, ist es nützlich, ein Modell zu haben, das alle unterschiedlichen Prozesskontexte mit einschließt. Informationen über unterschiedliche Produkte sollten zwischen den Anlagen geteilt werden und umgekehrt. Dies kann ein Beobachten der gesamten Sammlung an Prozessen als ganzes nach sich ziehen, anstatt sich auf einen einzelnen Kontext zu einer gegebenen Zeit zu konzentrieren.This Result is intuitive, because in order to be able to product to detect product and equipment installations dependencies is it useful, to have a model that covers all different process contexts includes. information about different products should be shared between the plants and vice versa. This may involve watching the entire collection Processes as a whole, rather than focusing on a single one Concentrate context at a given time.
Es
sei ein hypothetischer Prozess betrachtet, in welchem zwei Anlagen
(1 und 2) und 3 Produkte (A, B und C) vorgesehen sind. Diese können in
einer beliebigen Kombination aus Produkt und Anlage bearbeitet werden.
Unter Anwendung der obigen linearisierten Form und unter der Annahme,
dass es einen einzelnen „nominalen" Punkt für alle Kombinationen
gibt, können
die Abweichungen von der nominalen Abtragsrate für jeden Kontext durch diese
Gleichungen beschrieben werden.
Das gesamte System kann in ein einzelnes Zustandsraummodell vereinigt werden wobei die Zustände aus der Einstellung (xadj), den Anlagengrundeinstellungswerten (r1 und r2) und den Produktgrundeinstellungswerten (fa, fb und fc) bestehen. Dieses Modell gilt für eine hypothetische Situation, in der alte Kombinationen aus Produkten und Anlagen gleichzeitig mit den gleichen Eingangseinstellungen laufen. Obwohl diese Situation nahezu nie in der Praxis auftritt, ist es nützlich vom Standpunkt des Verstehens der Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Prozesskontexten, dieses Modell zu betrachten. Es ist klar, dass beispielsweise der einzelne fA Produktfaktor für alle Durchläufe von Produkten A verwendet wird, unabhängig von der Prozessanlage.The entire system can be merged into a single state space model the states consisting of the setting (x adj ), the plant default values (r 1 and r 2 ) and the product default values (f a , f b and f c ). This model applies to a hypothetical situation where old combinations of products and equipment are running concurrently with the same input settings. Although this situation almost never occurs in practice, it is useful from the standpoint of understanding the interactions between the different process contexts to consider this model. It is clear that, for example, the single f A product factor is used for all runs of products A, regardless of the process plant.
Der hier berechnete Beobachtbarkeitstest ist im Rang um eins erniedrigt, so dass das System in der aktuellen Form nicht beobachtbar ist. Hier reichen lediglich die ersten beiden Tenne in der Matrix in Gleichung (7). Der Grund dafür besteht dann, dass alle Durchläufe von einer Produktgrundeinstellung und einer Anlagengrundeinstellung begleitet sind. Es wird eine weitere Nebenbedingung benötigt, um eine der Variablen festzulegen. Es kann beispielsweise möglich sein, experimentell die An lagenparameter durch Qualifizieren der Anlagen zu messen. Dies würde zu zusätzlichen Systemausgangsgrößen y1 = r1 und y2 = r2 führen.The observability test calculated here is lowered in rank by one, so that the system is not observable in the current form. Here only the first two terms in the matrix in equation (7) are sufficient. The reason for this is that all runs are accompanied by a basic product setup and a basic setup. Another constraint is needed to set one of the variables. For example, it may be possible to experimentally measure the plant parameters by qualifying the plants. This would lead to additional system outputs y 1 = r 1 and y 2 = r 2 .
Wen derartige Experimente nicht möglich sind, ist es ferner möglich, einfach eine Referenzanlage oder ein Referenzprodukt auszuwählen, das den nominalen Grundeinstellungswert besitzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es schwierig sein kann, eine Referenzanlage oder ein Referenzprodukt in einer Fertigungsumgebung, die sich ständig ändert, zu identifizieren.Whom such experiments are not possible it is also possible simply to select a reference plant or a reference product that has the nominal default value. A disadvantage of this Procedure is that it can be difficult to have a reference plant or a reference product in a manufacturing environment that is constantly changing identify.
Wenn die Qualifizierungsexperimente dem beispielhaften System oben hinzugefügt werden, so ist die neue Ausgangsgleichung für das kombinierte System If the qualification experiments are added to the example system above, such is the new starting equation for the combined system
Die Beobachtbarkeitsmatrix für dieses neue System besitzt den vollständigen Rang, so dass dieses System beobachtbar ist. Hier genügen wiederum lediglich die ersten beiden Terme in der Matrix aus Gleichung (7). Jedoch repräsentiert das System hier den seltenen Fall, dass alle möglichen Durchläufe gleichzeitig auftre ten können. In der Praxis tritt jeder Durchlauf zu einer gegebenen Zeit auf. Es ist möglich, den geeigneten Weg zu bestimmen, um die Modellzustände nach jedem Durchlauf zu aktualisieren.The observability matrix for this new system has the full rank so that this system is observable. Again, only the first two terms in the matrix from equation (7) suffice. However, here the system represents the rare case that all possible runs can occur simultaneously. In practice, each run occurs at a given time. It is possible to determine the appropriate way to update the model states after each pass.
Strukturell gleicht dieses System einem realen System, in welchem die unterschiedlichen Messungen mit unterschiedlichen Häufigkeiten vorgenommen werden. Dieses Abtastproblem für mehrere Raten wird in der jüngsten Literatur behandelt. Mit einem derartigen System ändert sich die Beobachtbarkeit im Laufe der Zeit, wenn unterschiedliche Kombinationen an Messungen verfügbar sind. Die zu Grunde liegende implizite Erfordernis ist dennoch, dass das System in dem einschränkenden Falle beobachtbar ist, in welchem alle möglichen Messungen zu jedem Zeitschritt durchgeführt werden.Structurally This system resembles a real system in which the different ones Measurements are made with different frequencies. This sampling problem for several installments will be in the youngest Literature treated. With such a system changes the observability over time, if different combinations available on measurements are. Nevertheless, the underlying implicit requirement is that the system is restrictive in the Trap is observable, in which all possible measurements to each Time step performed become.
An diesem Punkt ist ein Modell für ein hypothetisches System mit ähnlicher Dynamik, wie ein reales System verfügbar. Der nächste Schritt besteht dann, ein Steuerungsgesetz und einen Beobachter zu definieren, die den realen Prozess in den Modellraum abbilden können.At this point is a model for a hypothetical system with similar dynamics, as a real one System available. The next step is then to define a control law and an observer that can map the real process into the model space.
Die
Steuerungsaufgabe besteht darin, jeden Durchlauf an den Sollwert
zu bringen, unabhängig
von dem Prozesskontext. Dies wird hierin erreicht, indem ein ausschließliches
Steuerungsgesetz unter Anwendung der aktuellen besten Abschätzungen
der Modellzustände
angewendet wird. Ein spezieller Prozesskontext wird durch eine einzelne
Zeile in einer Ausgangsmatrix C repräsentiert. Beispielsweise ist
die Abweichung von der nominalen Abtragsrate für das Produkt B, das auf der
Anlage 2 bearbeitet wird, durch die Gleichung (9e) gegeben, die
der fünften
Zeile der Ausgangsmatrix entspricht. Zur Vereinfachung der Schreibweise
wird die Zeile der Ausgangsmatrix, die dem aktuellen Kontext entspricht,
mit Ccon bezeichnet. Somit genügen die gewünschten
Eingangsgrößen udes
Diese Gleichung gibt die Eingangsgröße für einen beliebigen Prozesskontext bei den vorgegebenen aktuellen Abschätzungen der Modellparameter.These Equation returns the input for one Any process context with the given current estimates the model parameter.
Der Beobachter muss Messungen des realen Prozesses in das Modell so abbilden, dass Zustandaktualisierungen auftreten können. Die Gestaltung des Beobachters ist nicht so einfach wie das Steuerungsgesetz. Der Grund besteht darin, dass im Allgemeinen eine einzelne Messung eines Prozessdurchlaufs sowohl von dem Grundeinstellungswert der Anlage als auch dem Grundeinstellungswert des Produkts beeinflusst ist. Der Vorhersagefehler sollte zwischen den Parameteraktualisierungswerten aufgeteilt sein. Die neue Information aus jeder Messung muss in die bestehende Information eingebunden werden.Of the Observers need measurements of the real process in the model like that map that state updates can occur. The The design of the observer is not as easy as the control law. The reason is that in general a single measurement a process run from both the default value of System as well as the default value of the product is. The prediction error should be between the parameter update values be split. The new information from each measurement must be in the existing information will be integrated.
Ein
einfacher Weg, dies zu erreichen, besteht darin, die unterschiedlichen
Elemente des Ausgangsvektors y als individuelle Sensoren bildlich
darzustellen, die auf ihren letzten Werten fixiert bleiben, bis
eine neue Messung diese ändert.
Der Vorteil dieses Ansatzes besteht dann, dass ein konventioneller
Zustandsbeobachter gestaltet werden kann, indem das gesamte System
berücksichtigt
wird. Eine Beobachterverstärkungsmatrix
L kann so gewählt
werden, dass
Die Beobachtermatrix ordnet die Differenzen zwischen den gemessenen und vorhergesagten Ausgangswerten Änderungen an den Zustandsabschätzungen zu. Jedoch besteht ein wesentlicher Nachteil dann, vergangene Ausgangswerte auf ihren letzten Werten konstant zu halten. Wenn sich die Eingangswerte ändern, sind diese Ausgangswerte in der Praxis nicht mehr gültig, da diese den aktuellen Zustand des Prozesses nicht mehr repräsentieren. Wenn die Messungen momentan sind, ändern sie sich in Reaktion auf den neuen Eingangswert.The Observer matrix arranges the differences between the measured and predicted baseline changes to the condition estimates to. However, a major disadvantage then is past output values to be constant on their last values. If the input values change, then these initial values are no longer valid in practice, since these are the current ones State of the process no longer represent. When the measurements currently are, change they respond in response to the new input value.
Andererseits sind beim Belassen der inaktiven Ausgangswerte alle Ausgangswerte, die nicht zu einem gegebenen Zeitschritt gemessen werden, auf Werte festgelegt, die von den momentanen Zustandsabschätzungen vorhergesagt würden. Dieses Verfahren führt dazu, dass alle alten Messungen ignoriert werden, wenn die Zustandsaktualisierung ausgeführt wird.on the other hand are all initial values when leaving the inactive initial values, which are not measured at a given time step, on values which would be predicted by the current state estimates. This Procedure leads To do this, ignore all old measurements when updating the state accomplished becomes.
Es wurden eine Reihe von Matlab-Simulationen ausgeführt, um die Konzepte des fabrikweiten Modells darzustellen. Die erste Reihe von Simulationen wurden alle samt unter den Bedingungen ausgeführt, die in dem obigen Beispiel spezifiziert sind. In diesem Beispiel gab es zwei Prozessanlagen und drei Produkte. Die Anlagenqualifizierungsereignisse waren verfügbar, um die anlagenspezifischen Modellparameter direkt zu messen. Der Startpunkt für die Zustandsabschätzungen war, dass alle Anlagen und Produkte als mit den nominalen Werten übereinstimmend vorausgesetzt wurden. Die Steuerungsaufgabe lag dann, alle möglichen Kombinationen aus Anlage und Produkten bei dem nominalen Abtragswert y0 zu betreiben.A series of Matlab simulations were performed to illustrate the concepts of the factory-wide model. The first series of simulations were all performed under the conditions specified in the above example. In this example, there were two process plants and three products. The plant qualification events were available to directly measure the plant-specific model parameters. The starting point for the condition estimates was that all equipment and products were assumed to coincide with the nominal values. The control task then was to operate all possible combinations of plant and products at the nominal removal value y 0 .
Ein wichtiger Punkt, den es anzumerken gilt über diese Testläufe ist der, dass bei einem Startpunkt begonnen wird, an welchem die Steuerung nichts über das System weiß und alle Produkte und Anlagen sofort erkennen muss. Während es wichtig ist, dass die Steuerung in der Lage ist, dies zu tun, ist bei einem normalen Gleichgewichtsbetriebszustand der Voreinstellungswert des Produkts und der Anlage hinreichend genau bekannt und Störungen beeinflussen lediglich eine Teilmenge des Prozesses. Daher wird in den meisten dieser Testsdurchläufe eine Störung auf das System ausgeübt, nachdem die Steuerung den Prozess stabilisiert hat, um zu sehen, wie die Steuerung auf eine einzelne Störung reagiert.An important point to note about these test runs is that it starts at a starting point where the controller does not know about the system and must immediately recognize all products and equipment. While it is important that the controller is able to do this, is at a normal Equilibrium mode, the default value of the product and the system known with sufficient accuracy and interference affect only a subset of the process. Therefore, in most of these test runs, a fault is imposed on the system after the controller has stabilized the process to see how the controller responds to a single fault.
Die
erste Simulation erstellt eine Grundlinie durch Darstellen des best
möglichen
Szenarios. Dies ist der hypothetische Fall, der zuvor erwähnt ist,
in welchem alle möglichen
Durchläufe
gleichzeitig bei jedem Zeitpunkt auftreten, so dass alle Messungen
zum Aktualisieren der Zustandsabschätzungen verwendet werden können. Es
wurde ein weißes
Rauschen zu den Prozessausgangswerten während der Simulation hinzugefügt, und
es wurde eine stufenartige Störung
zu der Anlage 2 beim Durchlauf 30 (der auch als Zeitschritt 30 bezeichnet
ist) hinzugefügt.
Das wichtigste Ergebnis aus diesem Test besteht dann, dass das System als ganzes sich gut verhält, wenn die Steuerung die maximale Menge an Information verfügbar hat. Alle anderen Testdurchgänge behandeln realistischere Situationen, in denen die Steuerung lediglich eine Teilmenge dieser Information besitzt. Die nachfolgenden Durchläufe versuchen, einige der Faktoren dazustellen, die beim Bestimmen, ob die Steuerung mit der reduzierten Menge an Information funktionieren kann, wichtig sind.The most important result from this test is then that the system as a whole behaves well, though the controller has the maximum amount of information available. All other test runs handle more realistic situations in which the control only has a subset of this information. The subsequent runs try To illustrate some of the factors involved in determining if the controller is using The reduced amount of information can work important are.
Die
nächste
getestete Situation war die, dass lediglich ein Durchlauf pro Zeit
stattfand und die Ausgangswerte wurden auf ihren letzten Werten
festgehalten, bis sie aktualisiert wurden. Für Testzwecke wurde bei jedem
Durchlauf entweder ein zufälliges
Produkt auf einer zufällig
gewählten
Anlage durchgeführt
oder ein Qualifizierungsereignis wurde aufgezeichnet. Alle acht
möglichen
Szenarien (6 Produktionskontexte und 2 Qualifizierungsereignisse)
hatten die gleiche Wahrscheinlichkeit bei jedem Durchlauf. Wie zuvor
erwähnt
ist, verursacht diese Situation Probleme, da die Ausgangswerte sich ändern müssen, wenn
die Eingangswerte sich ändern,
um verwertbare Information bereitzustellen. In diesem Test wurde
der Eingang für
jeden Durchlauf geändert,
es wurde aber lediglich ein Ausgangswert jedes mal aktualisiert.
Somit sind die Ausgangswerte, die für die Rückkopplung verwendet wurden,
nicht repräsentativ
für den
wahren Zustand des Prozesses.
Diese Konfiguration war nicht in der Lage, den Prozess besonders gut zu steuern. Die veraltete Information, die in dem Ausgangsvektor enthalten ist, beeinflusst den Zustandsbeobachter negativ, da die Messungen scheinbar nicht auf Änderungen in den Eingangswerten reagieren. Dies bewirkt, dass die Steuerung versucht, wiederholt eine Kompensation auszuführen, was zu einer Instabilität führt.These Configuration was not able to process the process very well Taxes. The outdated information contained in the output vector is, negatively affects the state observer since the measurements apparently not on changes react in the input values. This causes the controller tries to perform a compensation repeatedly, which leads to instability.
Der
nächste
getestete Simulationsfall verwendete die aktuellen Modellabschätzungen
der Zustände, um
Werte für
die Messungen abzuschätzen,
die fehlten. Als Folge enthielt jede Zustandsaktualisierung lediglich
Information von dem Durchlauf, der gemessen war. Die Testbedingungen
waren ähnlich
zu der vorhergehenden Simulation, wobei die Durchläufe zufällig ausgewählt waren.
Jedoch wurde eine stufenartige Störung an der Rate der Anlage
2 während
der Laufzeit oder zum Zeitpunkt 80 eingeführt. Die Ergebnisse des Tests können in
Der
in
Um
die Skalierbarkeit des Systems zu testen, wurden in dem letzten
Test 6 Anlagen und 7 Produkte verwendet.
Dies ist wichtig, da dies die Mächtigkeit eines Modells zeigt, das das Gesamtsystem berücksichtigt. Beispielsweise konnte der Voreinstellungswert an der Anlage 1 erfasst werden, während das Produkt A auf der Anlage bearbeitet wurde. In diesem Falle werden sowohl die Abschätzungen für r1 und fA geringfügig eingestellt. Der nächste Durchlauf eines Produkts auf der Anlage 1 wird weiterhin den Voreinstellungswert (obwohl zu einem geringeren Maß) aufweisen und die Abschätzung für r1 wird noch näher auf den neuen korrekten Wert eingestellt. Der nächste Durchlauf eines Produkts A auf einer Anlage würde die Abschätzung für fA in Richtung des korrekten Wertes führen.This is important because it shows the power of a model that takes the overall system into account. For example, the default value on attachment 1 could be captured while product A was being edited on the attachment. In this case, both the estimates for r 1 and f A are set slightly. The next pass of a product on Attachment 1 will still have the default value (albeit to a lesser extent) and the estimate for r 1 will be set even closer to the new correct value. The next run of a product A on a plant would lead the estimate for f A toward the correct value.
In dieser Konfiguration wird für jede Zustandsabschätzungsaktualisierung nur Information aus den Messungen des aktuellen Durchlaufs verwendet. Da alle älteren Informationen ignoriert werden, ist es wichtig, dass der Beobachter relativ gut gedämpft ist. Ein qualitatives Beispiel ist in dieser Hinsicht anschaulich. Wenn ein Durchlauf eines Produktes A auf der Anlage 1 eine Abtragsrate aufweist, die höher als vorhergesagt war, sind eine oder beide Abschätzungen für r1 und fA zu gering. Um die Zustände korrekt zu aktualisieren, ist es notwendig, auf die Ergebnisse anderer Durchläufe des Produkts A auf unterschiedlichen Anlagen oder auf Durchläufe anderer Produkte auf der Anlage 1 zu achten. Jedoch erlaubt die ausgewählte Aktualisierungsstrategie, dass die Aktualisierung nur auf den Ergebnissen des augenblicklichen Durchlaufs basiert. Indem die Beobachter gezwungen sind, nur geringe Änderungen für jeden Durchlauf vorzunehmen, bewegen sich die Zustände zumindest in die richtige Richtung und alle Durchläufe zusammen führen die Zustandsabschätzungen zu den korrekten Werten. Klarerweise wäre die ideale Lösung für dieses Problem zu versuchen, möglichst viel Information aus alten Messungen mit den neuen Werten zu kombinieren, wenn die Zustandsabschätzung durchgeführt wird.In this configuration, only information from the measurements of the current run is used for each state estimation update. Since all older information is ignored, it is important that the observer is relatively well muted. A qualitative example is illustrative in this regard. If a run of a product A on the equipment 1 has a removal rate higher than predicted, one or both of the estimates for r 1 and f A are too low. In order to correctly update the states, it is necessary to look at the results of other runs of product A on different plants or on runs of other products on plant 1. However, the selected update strategy allows the update to be based only on the results of the current run. By forcing the observers to make only minor changes for each pass, the states are moving at least in the right direction and all passes together bring the state estimates to the correct values. Obviously, the ideal solution to this problem would be to try to combine as much information from old measurements as possible with the new values when performing state estimation.
Die vielen Prozesskontexte, die üblicherweise in der Halbleiterfertigung auf großem Maßstab angetroffen werden, bilden eine interessante Steuerungsherausforderung. Ein Steuerungs- und Abschätzungsansatz wurde entwickelt, um die gesamte Prozessumgebung, die eine Steuerung sieht, als ganzes zu untersuchen, anstatt sich auf lediglich einen einzelnen Kontext zu einem gegeben Zeitpunkt zu konzentrieren. Simulationen, die unter diesen Bedingungen durchgeführt wurden, zeigen, dass die Idee Vorteile aufweist. Unter der Vorrausetzung einer ausreichenden Information ist eine fabrikweite Steuerung in der Lage, das gesamte System, das sich aus allen unterschiedlichen Prozessen zusammensetzt, zu handhaben.The many process contexts, usually are encountered in semiconductor manufacturing on a large scale an interesting control challenge. A control and Estimation approach was designed to the entire process environment that sees a controller as a whole, rather than focusing on just a single one Concentrate context at a given time. Simulations that under these conditions, show that the Idea has advantages. Under the condition of a sufficient Information is a factory-wide control capable of the whole System that is made up of all the different processes to handle.
Diverse Faktoren beeinflussten das Verhalten der Steuerung. Dies begründet sich durch die Verfügbarkeit möglichst vieler Informationen, die sie über den Prozess ermitteln kann. Die Entscheidung, was bei jedem Durchlauf an den Systemausgangswerten, die nicht gemessen werden, zu tun ist, besitzt eine wesentliche Auswirkung auf das Verhalten. Ferner wird die Steuerungsreaktion verbessert, wenn Daten von Qualifizierungsereignissen, die in die Produktionsdurchläufe eingestreut sind, erhalten werden. Dies sind Messergebnisse wichtiger Modellparameter.Various Factors influenced the behavior of the controller. This is justified through the availability preferably much information they have about can determine the process. The decision thing on each pass to do on the system output values that are not measured, has a significant effect on behavior. Furthermore, will the control response improves when data from qualification events, in the production runs are interspersed. These are measurement results more important Model parameters.
Ein interessantes Merkmal dieses Systems besteht darin, dass das Modell erneut erstellt werden muss, sobald Anlagen oder Produkte hinzugefügt oder weggenommen werden. Dies liegt darin, dass das Modell sofort das Gesamtssystem berücksichtigt. Obwohl dies als ein Nachteil erscheinen mag, wird dadurch eigentlich ein Einblick in den Prozess ermög licht, der nicht intuitiv ist. Da der Beobachter auf der Grundlage des gesamten Systems erneut erstellt werden muss, sobald sich das System ändert, hängen die Eigenschaften der Rückkopplung von der Anlage und der Produktverteilung ab. Dies bedeutet, dass ein in einem Prozesskontext erkannter Fehler unterschiedlich in Abhängigkeit der anderen Kontexte in dem gesamten System behandelt werden sollte.One interesting feature of this system is that the model must be recreated as soon as attachments or products are added or be taken away. This is because the model immediately does that Total system considered. Although this may seem like a disadvantage, it actually does an insight into the process made it possible that is not intuitive. As the observer based on the entire The system must be recreated as soon as the system changes Properties of the feedback from the plant and the product distribution. This means that an error detected in a process context differs in dependence the other contexts throughout the system.
Wenn das System als ganzes betrachtet wird, ist es offensichtlich, dass es eine große Menge an Informationen gibt, die für unterschiedliche Teile des Systems gleich sind. Da das Verhalten der Steuerung an die Qualität der Information, die es ermitteln kann, gebunden ist, wäre es vorteilhaft, die Auswirkungen der Prozessreihenfolge und der 1Abtastpläne zu untersuchen. Eine ausreichend anspruchsvolle Steuerung wäre in der Lage, gewisse Durchläufe und Messungen auf der Grundlage der Information, die über den Zustand des Systems bereitgestellt ist, nach Prioritäten zu bewerten. Eng damit verwandt ist das Konzept der ereignisgesteuerten modellbasierten Steuerung. Anstelle den Prozess als ein Kontinuum zu betrachten, werden die Zustände des Prozesses einschließlich der Modellparameterabschätzungen von einer Reihe diskreter modellierter Ereignisse beeinflusst.If the system is considered as a whole, it is obvious that it's a big one Amount of information that exists for different parts of the Systems are the same. Because the behavior of the controller is related to the quality of the information, which it can determine is bound, it would be beneficial to impact to examine the process order and the 1Abtastpläne. One adequate demanding control would be able to do certain runs and measurements based on the information provided by the State of the system is provided to prioritize. Closely related to this is the concept of event-driven model-based Control. Instead of looking at the process as a continuum, become the states including the process the model parameter estimates influenced by a series of discrete modeled events.
In
diversen anschaulichen Ausführungsformen
kann ein Modell für
den Anlagenzustand (x) entwickelt werden, der unabhängig von
dem Produkt ist. Dieser Modellzustand ist eine intrinsische Abtragsrate
für die Anlage.
Eine Änderung
dieser Rate beeinflusst alle Produkte, die auf der Anlage bearbeitet
werden.
Dann
wird der Abschätzer
verwendet, um den Anlagenzustand (x) anstelle des Produktzustands
(y) zu überwachen.
Die Betrachtung der Kalman-Optimal-Filtergleichung zeigt, dass eine
optimale Beobachterverstärkung
eine Funktion der Ausgangsabbildung (C) ist.
Durch
Anwenden einer externen Analyse kann die wiedeholbare Produktabhängigkeit
quantitativ erfasst werden, um zu einem neuen Modell für die Rate
r zu gelangen, wobei r0 die „intrinsische
Rate" der Prozessanlage
und kP der produktspezifische Korrekturfaktor
ist.
Der Beobachter schätzt dann r0 anstelle von r ab, indem die beobachtete Rate mit jenem produktspezifischen Faktor skaliert wird. In einer Situation, in der die produktspezifischen Faktoren genauer bekannt sind, arbeitet das oben beschriebene Schema sehr gut. Änderungen im Betrieb der Prozessanlage werden beobachtet, unabhängig davon, welches Produkt bearbeitet wird. In einer tatsächlichen Fertigungsumgebung können jedoch diverse Komplikationen auftreten. Beispielsweise kann es diverse Prozessanlagen geben, neue Produkte können auftreten und Untersuchungen können sehr teuer im Hinblick auf die Rohmaterialien und die Abschaltzeiten der Prozessanlagen sein. Der Einfluss hierbei ist, dass die produktspezifischen Faktoren nicht immer a priori bekannt sind.The observer then estimates r 0 instead of r by scaling the observed rate with that product specific factor. In a situation where the product-specific factors are more accurately known, the scheme described above works very well. Changes in the operation of the process plant are observed, regardless of which product is processed. In an actual manufacturing environment, however, various complications may occur. For example, there may be a variety of process equipment, new products may occur, and investigations may be very expensive in terms of raw materials and shutdown times of the process equipment. The influence here is that the product-specific factors are not always known a priori.
Das
obige Verfahren beobachtet einen einzelnen Parameter (r0),
aber es ist notwendig, eine Möglichkeit
zu finden, um rasch Abschätzungen
für das
neue kP zu erhalten. Dies kann bewerkstelligt
werden, indem die Rate für
jeden Durchlauf beobachtet und die Modellparameter entsprechend
aktualisiert werden. Das Ergebnis jedes Durchlaufes ist eine Messung
der offensichtlichen Rate r. Um r0 und kP aus den Daten (r) abzuschätzen, wird
die Modellgleichung verwendet.
Unter
Anwendung einer Tayler-Entwicklung ergibt sich
Dies bedeutet, dass eine offensichtliche Änderung des Wertes von r als eine Änderung der Abschätzungen von r0 und kP ausgedrückt werden kann. Es ist damit notwendig, die Änderungen (unter Anwendung einer Analyse mit Varianztechnik) zu klassifizieren, um zu bestimmen, wie die Verteilung des Fehlers zwischen den beiden Parametern vorliegt.This means that an obvious change in the value of r can be expressed as a change in the estimates of r 0 and k p . It is therefore necessary to classify the changes (using a variance technique analysis) to determine how the error is distributed between the two parameters.
Ein Verfahren zur Verwendung dieses Abschätzers liegt dann, einen linearen Filter für jeden Parameter anzuwenden.One Method of using this estimator then lies a linear one Filter for to apply every parameter.
Die Lambda-Werte werden variiert, um das Vertrauen in die Parameterabschätzungen wiederzugeben. In Situationen, in denen erwartet wird, dass sich r0 ändert, ist λr groß und in Situationen, in denen angenommen wird, dass kP einen Fehler aufweist, ist λK groß.The lambda values are varied to reflect confidence in the parameter estimates. In situations where r 0 is expected to change, λ r is large, and in situations where it is assumed that k P has an error, λ K is large.
Für ein gut etabliertes Produkt gibt es beispielsweise ein hohes Maß an Vertrauen, das kP genau ist. Ferner weiß man, dass r0 im Laufe der Zeit abweicht. Somit wird die Relation λr » λK angewendet. Andererseits gibt es für ein neues Produkt wenig Vertrauen in den Wert von kP. Es wird erwartet, dass eine Ungenauigkeit kP die Rate mehr als das Rauschen und die Abweichung in r0 beeinflusst, so dass λk » λr festgelegt wird.For a well-established product, for example, there is a high degree of confidence that k P is accurate. Furthermore, we know that r 0 deviates over time. Thus the relation λr »λ K is used. On the other hand, there is little confidence in the value of k P for a new product. It is expected that an inaccuracy k P affects the rate more than the noise and the deviation in r 0 so that λ k »λ r is set.
Matlab-Simulationen zeigen, dass dieses Schema den Prozess sehr gut wiedergibt. Die Simulationen wurden in der folgenden Weise durchgeführt. Die Anzahl der Prozessanlagen (n), die Anzahl der Produkte (m) und die Anzahl der Durchläufe (p) wurde eingangs festgelegt. Jedem Produkt wurde ein einzigartiger „realer" Wert für kP zugewiesen und jede Anlage erhielt einen einzigartigen Wert für r0. Für jeden Durchlauf wurde zufällig eine Anlage und ein Produkt ausgewählt. Es wurde ein Messung berechnet, indem das korrekte r0 und kP miteinander multipliziert und ein zufälliges Rauschen addiert wurde. Dann wurde dem r0 für die ausgewählte Anlage ein Offset-Wert hinzugefügt, um eine Abweichung im Laufe der Zeit zu simulieren. Die Parameterabschätzungen wurden nach jedem Durchlauf in der oben beschriebenen Weise aktualisiert. In allen Fällen folgten die Abschätzungen den realen Werten in sehr schneller Weise.Matlab simulations show that this scheme reflects the process very well. The simulations were done in the following way. The number of process equipment (s), the number of products (m) and the number of runs (p) has been defined at the beginning. Each product was assigned a unique "real" value for k P , and each plant was given a unique value for r 0. For each run, a plant and a product were randomly selected, and a measurement was calculated by specifying the correct r 0 and k p Then, an offset value was added to r 0 for the selected plant to simulate a deviation over time, and the parameter estimates were updated after each run in the manner described above the estimates followed the real values in a very fast way.
Es ist interessant anzumerken, dass das Auswählen der Produkte und der Anlage in zufälliger Weise die Konvergenz rascher verlaufen ließen als die Verwendung langer Reihen von Durchläufen aus vorgegebenen Produkten auf gewissen Anlagen (Anlagenzuordnung). Wenn die Anlagen zugeordnet sind, ist es schwierig, den Fehler in der Ratenabschätzung in geeigneter Weise zwischen den beiden Parametern zuzuweisen. Dies scheint zu der bestehenden Anregungserfordernis in der Systemidentifizierungstheorie in Bezug zu stehen, aber es ist ein interessantes Ergebnis, da üblicherweise angenommen wird, dass die Anlagenzuordnung die Prozesssteuerung vereinfacht. Die beste Steuerung für diesen Prozess ist in der Lage, das duale Steuerungsproblem der gleichzeitigen Identifizierung und Steuerung zu lösen. Das Durchführen der Prozesswahlmöglichkeiten beinhaltet einen Kompromiss zwischen einem engen Nachfolgen an die Sollwerte und der Unterstützung, den Prozess zu charakterisieren, da die beiden Aufgaben miteinander in Konflikt stehen.It It is interesting to note that selecting the products and the attachment in random Way, the convergence was faster than the use of long Rows of runs from specified products on certain plants (plant assignment). If the attachments are assigned, it is difficult to get the error in the rate estimate appropriately assign between the two parameters. This seems to be the existing excitation requirement in system identification theory related, but it's an interesting result, as usual it is assumed that the plant assignment is the process control simplified. The best controller for this process is in the Lage, the dual control problem of simultaneous identification and to solve control. The performing the process options involves a compromise between a close following to the Setpoints and support, to characterize the process because the two tasks are related conflict.
In
diversen anschaulichen Ausführungsformen,
die mit dem Polieren und/oder Ätzen
in Beziehung stehen, es sei beispielsweise auf
Ein
Prozesssteuerungsserver
Eine
beispielhafte Informationsaustausch- Prozesssteuerungsumgebung,
die geeignet für
die Anwendung in dem Herstellungssystem
Bereiche der Erfindung und der entsprechenden detaillierten Beschreibung sind in Begriffen von Software und Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers dargestellt. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind jene, die von dem Fachmann benutzt werden, um in effizienter Weise den Inhalt ihrer Arbeit anderen Fachleuten zu vermitteln. In dem hierin verwendeten Sinne und wie dieser Begriff allgemein verwendet ist, ist er als ein selbstkonsistenter Ablauf von Schritten, die zu einem gewünschten Ergebnis führen, zu verstehen. Die Schritte sind jene, die physikalische Manipulationen an physikalischen Größen erfordern. Für gewöhnlich, ohne dass dies notwendig ist, nehmen diese Größen die Form optischer, elektrischer oder magnetischer Signale an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich gelegentlich als bequem erwiesen, im Prinzip aus Gründen der gemeinsamen Nutzung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Tenne, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.Portions of the invention and the corresponding detailed description are presented in terms of software and algorithms and symbolic representations of operations on data bits within a computer memory. These descriptions and illustrations are those which be of the skilled person be used to efficiently communicate the content of their work to other professionals. As used herein, and as that term is commonly used, it is to be understood as a self-consistent flow of steps that result in a desired result. The steps are those that require physical manipulations of physical quantities. Usually, but not necessarily, these quantities take the form of optical, electrical, or magnetic signals that can be stored, transferred, combined, compared, and otherwise manipulated. It has proven convenient at times, principally for reasons of common usage, to refer to these signals as bits, values, elements, symbols, characters, terms, numbers, or the like.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass alle diese und ähnliche Begriffe mit den entsprechenden physikalischen Größen verknüpft werden sollten und lediglich bequeme Namen sind, die diesen Größen verliehen sind. Sofern dies nicht anderweitig dargestellt ist oder es aus der Erläuterung deutlich wird, bezeichnen Begriffe wie „Bearbeiten" oder „Berechnen" oder „Ermitteln" oder „Bestimmen" oder „Darstellen" oder dergleichen die Aktionen und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Recheneinheit, die Daten manipuliert, die als physikalische, elektronische Größen innerhalb der Register und Speicher des Computersystems dargestellt sind, und diese in andere Daten umwandelt, die in ähnlicher Weise als physikalische Größen innerhalb der Speicher oder Register des Computersystems oder anderer derartiger Informationsspeicher, Übertragungs- oder Anzeigeeinrichtungen dargestellt sind.It However, it should be noted that all these and similar Terms associated with the corresponding physical quantities should and are just convenient names that are given to these sizes. Unless otherwise stated or explained in the explanation becomes clear, terms such as "edit" or "compute" or "determine" or "determine" or "represent" or the like the actions and processes of a computer system or similar electronic processing unit that manipulates data that is considered physical, electronic sizes within the registers and memory of the computer system are shown, and converts them into other data that are similar to physical ones Sizes inside the memory or registers of the computer system or other such Information storage, transmission or display devices are shown.
Die
Anlagen
Die
Anlagen
Der
Prozesssteuerungsserver
Der
Prozesssteuerungsserver
Der
Prozessteuerungsserver
Ein ähnliches
Vorgehen kann auf einen Ätzprozess
angewendet werden. Der Prozesssteuerungsserver
Jede der zuvor dargelegten Ausführungsformen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Anwendung von parametrischen Messungen, die von Messanlagen gesendet werden, um überwachende Prozessjustierungen manuell oder automatisch vorzunehmen, um damit die Ausbeute zu verbessern und/oder besser zu steuern. Ferner stellen viele der zuvor offenbarten Ausführungsformen eines Verfahrens für die Fertigung gemäß der vorliegenden Erfindung eine signifikante Verbesserung für das Abtastverfahren bereit, indem das Abtasten als ein integraler Bestandteil der dynamischen Steuerungsumgebung von fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC) Systemen behandelt wird. Anstatt eine statische „optimale" Abtastrate anzuwenden, wird das Abtasten selbst als eine dynamische Variable behandelt, die auf der Grundlage von (1) situationsbedingter Information, etwa dem Betrag und/oder der Geschwindigkeit der Änderung der Variation aktueller Daten (2) von Ereignissen, etwa Wartungsereignissen und/oder Änderungen im Prozess vor dem betrachteten Vorgang, und/oder (3) auf Erfordernissen Einzeldurchlaufsteuerungen mit geschlossener Schleife in ihren Schemata, um Steuerungsmodellparameter zu erkennen, erhöht oder verringert werden kann. Ferner ermöglicht jede der zuvor dargelegten Ausführungsformen eines Fertigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halbleiterbauteilherstellung mit erhöhter Bauteilgenauigkeit und Präzision, verbesserter Effizienz und erhöhter Bauteilausbeute, wodurch ein zügiger und vereinfachter Prozessablauf er möglicht wird, wodurch die Komplexität verringert und die Kosten des Herstellungsprozesses reduziert und der Durchsatz erhöht wird.each the embodiments set forth above a method according to the present invention Invention allows the application of parametric measurements by measuring equipment to be sent to supervising Make process adjustments manually or automatically in order to do so improve the yield and / or better control. Further ask many of the previously disclosed embodiments a procedure for the production according to the present Invention provides a significant improvement to the scanning process, by sampling as an integral part of the dynamic Control environment of advanced process control (APC) Systems is treated. Instead of applying a static "optimal" sampling rate, the sampling becomes even treated as a dynamic variable based on of (1) situational information, such as the amount and / or the speed of change the variation of current data (2) of events, such as maintenance events and / or changes in the process before the considered operation, and / or (3) on requirements Single loop closed loop controllers in their schemes, to detect, increase or decrease control model parameters. Furthermore allows any of the embodiments set forth above a manufacturing method according to the present Invention a semiconductor device manufacturing with increased component accuracy and precision, improved efficiency and increased efficiency Component yield, which makes a swift and simplified process flow, thereby reducing complexity and reduces the cost of the manufacturing process and the throughput elevated becomes.
Die speziellen zuvor dargelegten Ausführungsformen sind lediglich anschaulicher Natur, da die Erfindung auf unterschiedliche aber äquivalente Weisen, wie diese dem Fachmann im Besitze der Lehren hierin offenkundig wird, modifiziert und praktiziert werden kann. Ferner sind keine Einschränkungen hinsichtlich der Details des Aufbaus oder der Gestaltung, wie sie hierin gezeigt sind, beabsichtigt, sofern sie nicht in den Patentansprüchen beschrieben sind. Es ist daher offensichtlich, dass die speziellen zuvor dargelegten Ausführungsformen geändert und modifiziert werden können, und dass alle derartigen Varianten als innerhalb des Grundgedankens des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden. Insbesondere ist jeder Wertebereich (der Form „von ungefähr A bis ungefähr B" oder äquivalent „von ungefähr A bis B, „oder äquivalent„ von ungefähr A–B) wie er hierin offenbart ist, so zu verstehen, als dass dieser sich auf die Mächtigkeit bezieht, die Menge aller Untermengen, der entsprechenden Bereiche von Werten im Sinne von Georg Cantor. Der angestrebt Schutzbereich ist daher in den folgenden Patentansprüchen aufgeführt.The specific embodiments set forth above are merely descriptive nature, since the invention to different but equivalent As those skilled in the art will appreciate, the teachings herein are obvious will be able to be modified and practiced. Further, none are restrictions as to the details of the construction or the design as they are are intended, unless described in the claims are. It is therefore obvious that the specific ones set forth above embodiments changed and can be modified and that all such variants as within the basic idea within the scope of the present invention become. In particular, each range of values (of the form "from about A to approximately B "or equivalent" from about A to B, "or equivalent" of about A-B) as it is herein disclosed to be understood as referring to the power refers to the set of all subsets, the corresponding areas of values in the sense of Georg Cantor. The desired protection area is therefore listed in the following claims.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US66373200A | 2000-09-15 | 2000-09-15 | |
US663732 | 2000-09-15 | ||
PCT/US2001/028003 WO2002023289A2 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-07 | Adaptive sampling method for improved control in semiconductor manufacturing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE60104705D1 DE60104705D1 (en) | 2004-09-09 |
DE60104705T2 true DE60104705T2 (en) | 2005-09-15 |
Family
ID=24663051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE60104705T Expired - Lifetime DE60104705T2 (en) | 2000-09-15 | 2001-09-07 | IMPROVED CONTROL WITH ADAPTIVE SCANNING METHOD FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6988017B2 (en) |
EP (1) | EP1317694B1 (en) |
JP (1) | JP2004509407A (en) |
KR (1) | KR100824443B1 (en) |
CN (1) | CN1186700C (en) |
AU (1) | AU2001288856A1 (en) |
DE (1) | DE60104705T2 (en) |
TW (1) | TW563218B (en) |
WO (1) | WO2002023289A2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005046972A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Method for progressive process control e.g. for fabrication of semiconductor components, requires obtaining measurement data from some processed substrates |
US7738986B2 (en) | 2006-10-09 | 2010-06-15 | GlobalFoundries, Inc. | Method and apparatus for compensating metrology data for site bias prior to filtering |
US7840298B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-11-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and system for advanced process control using measurement uncertainty as control input |
Families Citing this family (120)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8510476B2 (en) * | 2001-02-15 | 2013-08-13 | Brooks Automation, Inc. | Secure remote diagnostic customer support network |
US7698012B2 (en) * | 2001-06-19 | 2010-04-13 | Applied Materials, Inc. | Dynamic metrology schemes and sampling schemes for advanced process control in semiconductor processing |
US7160739B2 (en) | 2001-06-19 | 2007-01-09 | Applied Materials, Inc. | Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles |
US7505879B2 (en) | 2002-06-05 | 2009-03-17 | Tokyo Electron Limited | Method for generating multivariate analysis model expression for processing apparatus, method for executing multivariate analysis of processing apparatus, control device of processing apparatus and control system for processing apparatus |
US7402257B1 (en) * | 2002-07-30 | 2008-07-22 | Advanced Micro Devices, Inc. | Plasma state monitoring to control etching processes and across-wafer uniformity, and system for performing same |
US7376472B2 (en) * | 2002-09-11 | 2008-05-20 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Integrated model predictive control and optimization within a process control system |
US7295954B2 (en) * | 2002-09-26 | 2007-11-13 | Lam Research Corporation | Expert knowledge methods and systems for data analysis |
US8017411B2 (en) * | 2002-12-18 | 2011-09-13 | GlobalFoundries, Inc. | Dynamic adaptive sampling rate for model prediction |
US7653515B2 (en) * | 2002-12-20 | 2010-01-26 | Lam Research Corporation | Expert knowledge methods and systems for data analysis |
US6766214B1 (en) * | 2003-04-03 | 2004-07-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Adjusting a sampling rate based on state estimation results |
CN100419983C (en) * | 2003-05-16 | 2008-09-17 | 东京毅力科创株式会社 | Process system health index and method of using the same |
US6988045B2 (en) | 2003-08-04 | 2006-01-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Dynamic metrology sampling methods, and system for performing same |
US7328126B2 (en) | 2003-09-12 | 2008-02-05 | Tokyo Electron Limited | Method and system of diagnosing a processing system using adaptive multivariate analysis |
DE10345626A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-05-12 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Numerical control with machine tool simulator |
US7187989B2 (en) * | 2003-12-22 | 2007-03-06 | Fakhruddin T Attarwala | Use of core process models in model predictive controller |
US7473566B1 (en) * | 2004-02-03 | 2009-01-06 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for controlling a film formation process with multiple objectives |
US7203554B2 (en) * | 2004-03-16 | 2007-04-10 | United Technologies Corporation | Model predictive controller with life extending control |
US7127358B2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-10-24 | Tokyo Electron Limited | Method and system for run-to-run control |
US7203555B2 (en) * | 2004-05-14 | 2007-04-10 | University Of Delaware | Predictive regulatory controller |
US7502715B1 (en) * | 2004-09-21 | 2009-03-10 | Asml Netherlands B.V | Observability in metrology measurements |
US7076321B2 (en) * | 2004-10-05 | 2006-07-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and system for dynamically adjusting metrology sampling based upon available metrology capacity |
US8676538B2 (en) * | 2004-11-02 | 2014-03-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Adjusting weighting of a parameter relating to fault detection based on a detected fault |
US8095240B2 (en) * | 2004-11-18 | 2012-01-10 | Applied Materials, Inc. | Methods for starting and operating a thermal abatement system |
US7682574B2 (en) * | 2004-11-18 | 2010-03-23 | Applied Materials, Inc. | Safety, monitoring and control features for thermal abatement reactor |
US7477960B2 (en) * | 2005-02-16 | 2009-01-13 | Tokyo Electron Limited | Fault detection and classification (FDC) using a run-to-run controller |
EP1853982B1 (en) * | 2005-02-28 | 2008-08-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for electronically operating a machine tool |
US7117059B1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-03 | Promos Technologies Inc. | Run-to-run control system and operating method of the same |
US7299154B1 (en) * | 2005-05-16 | 2007-11-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for fast disturbance detection and classification |
DE102005024915B4 (en) | 2005-05-31 | 2016-09-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and system for advanced process control with plant-dependent machine constants |
DE102005035735B4 (en) * | 2005-07-29 | 2007-08-16 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Method and system for estimating a state of uninitialized advanced process control by using subdivided control data |
KR100702843B1 (en) * | 2005-08-12 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor manufacturing equipment and lot variable batch processing method capable of lot variable batch processing |
US8036760B2 (en) * | 2005-10-04 | 2011-10-11 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Method and apparatus for intelligent control and monitoring in a process control system |
US20070088448A1 (en) * | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Honeywell International Inc. | Predictive correlation model system |
US7200523B1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-04-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and system for filtering statistical process data to enhance process performance |
US20080042830A1 (en) * | 2005-12-30 | 2008-02-21 | Skyetek, Inc. | Virtual rfid-based tag sensor |
JP4825530B2 (en) * | 2006-02-06 | 2011-11-30 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Pattern defect inspection method and apparatus |
JP4791840B2 (en) * | 2006-02-06 | 2011-10-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Charged particle beam apparatus, scanning electron microscope, and sample inspection method |
WO2007109081A2 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for improved operation of an abatement system |
US7577483B2 (en) * | 2006-05-25 | 2009-08-18 | Honeywell Asca Inc. | Automatic tuning method for multivariable model predictive controllers |
US8005575B2 (en) | 2006-06-01 | 2011-08-23 | General Electric Company | Methods and apparatus for model predictive control in a real time controller |
GB2438893B (en) * | 2006-06-09 | 2010-10-27 | Applied Materials Inc | Ion beams in an ion implanter |
US7373215B2 (en) * | 2006-08-31 | 2008-05-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | Transistor gate shape metrology using multiple data sources |
US7580768B2 (en) * | 2006-09-22 | 2009-08-25 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Method of adjusting process variables in a processing flow |
US7509186B2 (en) * | 2006-11-07 | 2009-03-24 | International Business Machines Corporation | Method and system for reducing the variation in film thickness on a plurality of semiconductor wafers having multiple deposition paths in a semiconductor manufacturing process |
DE102006059430A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Automated creation and adaptation of a machine or plant model |
US7991499B2 (en) * | 2006-12-27 | 2011-08-02 | Molnar Charles J | Advanced finishing control |
US7716230B2 (en) * | 2007-02-07 | 2010-05-11 | International Business Machines Corporation | Multi-dimensional serial containment process |
US8244644B2 (en) * | 2007-02-07 | 2012-08-14 | International Business Machines Corporation | Supply chain multi-dimensional serial containment process |
US20080216077A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-04 | Applied Materials, Inc. | Software sequencer for integrated substrate processing system |
US8145337B2 (en) * | 2007-05-04 | 2012-03-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Methodology to enable wafer result prediction of semiconductor wafer batch processing equipment |
WO2008147523A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Applied Materials, Inc. | Cogeneration abatement system for electronic device manufacturing |
EP2153363A4 (en) * | 2007-05-25 | 2013-02-27 | Applied Materials Inc | Methods and apparatus for assembling and operating electronic device manufacturing systems |
WO2008156687A1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-24 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems for designing and validating operation of abatement systems |
US20090012744A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Texas Instruments Incorporated | System and Method for Statistically Evaluating the Operation of Integrated Circuit Fabrication Tools |
US8095907B2 (en) * | 2007-10-19 | 2012-01-10 | International Business Machines Corporation | Reliability evaluation and system fail warning methods using on chip parametric monitors |
US8668868B2 (en) * | 2007-10-26 | 2014-03-11 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for smart abatement using an improved fuel circuit |
DE102008000038A1 (en) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | contraption |
US7622308B2 (en) * | 2008-03-07 | 2009-11-24 | Mks Instruments, Inc. | Process control using process data and yield data |
US8271122B2 (en) | 2008-03-07 | 2012-09-18 | Mks Instruments, Inc. | Process control using process data and yield data |
US8355810B2 (en) * | 2009-01-29 | 2013-01-15 | Applied Materials, Inc. | Method and system for estimating context offsets for run-to-run control in a semiconductor fabrication facility |
US8229588B2 (en) * | 2009-03-03 | 2012-07-24 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and system for tuning advanced process control parameters |
US8433434B2 (en) * | 2009-07-09 | 2013-04-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Near non-adaptive virtual metrology and chamber control |
US8620461B2 (en) * | 2009-09-24 | 2013-12-31 | Honeywell International, Inc. | Method and system for updating tuning parameters of a controller |
JP5547472B2 (en) * | 2009-12-28 | 2014-07-16 | 株式会社荏原製作所 | Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and polishing pad surface temperature control apparatus for substrate polishing apparatus |
EP2365410B1 (en) * | 2010-03-09 | 2018-06-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Controlling a manufacturing process |
US8606386B2 (en) * | 2010-03-12 | 2013-12-10 | Ana Maria Dias Medureira Pereira | Multi-agent system for distributed manufacturing scheduling with Genetic Algorithms and Tabu Search |
US9026239B2 (en) * | 2010-06-03 | 2015-05-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | APC model extension using existing APC models |
US10295993B2 (en) * | 2011-09-01 | 2019-05-21 | Kla-Tencor Corporation | Method and system for detecting and correcting problematic advanced process control parameters |
US9677493B2 (en) | 2011-09-19 | 2017-06-13 | Honeywell Spol, S.R.O. | Coordinated engine and emissions control system |
US9650934B2 (en) | 2011-11-04 | 2017-05-16 | Honeywell spol.s.r.o. | Engine and aftertreatment optimization system |
US20130111905A1 (en) | 2011-11-04 | 2013-05-09 | Honeywell Spol. S.R.O. | Integrated optimization and control of an engine and aftertreatment system |
US9002498B2 (en) * | 2012-02-02 | 2015-04-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Tool function to improve fab process in semiconductor manufacturing |
CN102540895B (en) * | 2012-02-28 | 2015-04-15 | 中国科学院微电子研究所 | Advanced process control system and test method thereof |
US9158867B2 (en) | 2012-10-09 | 2015-10-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | 2D/3D analysis for abnormal tools and stages diagnosis |
US9292010B2 (en) * | 2012-11-05 | 2016-03-22 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Online integration of model-based optimization and model-less control |
US9187800B2 (en) * | 2013-02-15 | 2015-11-17 | Ford Motor Company | Process control for post-form heat treating parts for an assembly operation |
US10324424B2 (en) | 2013-03-11 | 2019-06-18 | Johnson Controls Technology Company | Control system with response time estimation and automatic operating parameter adjustment |
US9395708B2 (en) * | 2013-03-11 | 2016-07-19 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for adaptive sampling rate adjustment |
US9282048B1 (en) * | 2013-03-14 | 2016-03-08 | Moat, Inc. | System and method for dynamically controlling sample rates and data flow in a networked measurement system by dynamic determination of statistical significance |
US9245067B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-01-26 | General Electric Company | Probabilistic method and system for testing a material |
US9567660B2 (en) | 2013-06-27 | 2017-02-14 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for using an irreversible thermo-chromatic indicator for quality assurance of a part subjected to heat treating |
US9606519B2 (en) * | 2013-10-14 | 2017-03-28 | Applied Materials, Inc. | Matching process controllers for improved matching of process |
US10576603B2 (en) * | 2014-04-22 | 2020-03-03 | Kla-Tencor Corporation | Patterned wafer geometry measurements for semiconductor process controls |
US9733627B2 (en) * | 2014-08-13 | 2017-08-15 | Honeywell International Inc. | Cloud computing system and method for advanced process control |
US10133263B1 (en) | 2014-08-18 | 2018-11-20 | Kla-Tencor Corporation | Process condition based dynamic defect inspection |
EP3051367B1 (en) | 2015-01-28 | 2020-11-25 | Honeywell spol s.r.o. | An approach and system for handling constraints for measured disturbances with uncertain preview |
EP3056706A1 (en) | 2015-02-16 | 2016-08-17 | Honeywell International Inc. | An approach for aftertreatment system modeling and model identification |
US20170139077A1 (en) * | 2015-03-17 | 2017-05-18 | Halliburton Energy Services, Inc | Optimization of Downhole Logging Tool Data Resolution |
US10551247B1 (en) * | 2015-04-27 | 2020-02-04 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Global analysis peak fitting for chemical spectroscopy data |
EP3091212A1 (en) | 2015-05-06 | 2016-11-09 | Honeywell International Inc. | An identification approach for internal combustion engine mean value models |
TWI539298B (en) * | 2015-05-27 | 2016-06-21 | 國立成功大學 | Metrology sampling method with sampling rate decision scheme and computer program product thereof |
EP3125052B1 (en) | 2015-07-31 | 2020-09-02 | Garrett Transportation I Inc. | Quadratic program solver for mpc using variable ordering |
US10272779B2 (en) | 2015-08-05 | 2019-04-30 | Garrett Transportation I Inc. | System and approach for dynamic vehicle speed optimization |
US10359371B2 (en) | 2015-08-24 | 2019-07-23 | Kla-Tencor Corp. | Determining one or more characteristics of a pattern of interest on a specimen |
US10415492B2 (en) | 2016-01-29 | 2019-09-17 | Garrett Transportation I Inc. | Engine system with inferential sensor |
JP6647931B2 (en) * | 2016-03-16 | 2020-02-14 | 株式会社Kelk | Semiconductor wafer temperature control device and semiconductor wafer temperature control method |
US10124750B2 (en) | 2016-04-26 | 2018-11-13 | Honeywell International Inc. | Vehicle security module system |
US10036338B2 (en) | 2016-04-26 | 2018-07-31 | Honeywell International Inc. | Condition-based powertrain control system |
CN106294126B (en) * | 2016-07-22 | 2019-01-04 | 上海华力微电子有限公司 | The automation formula correctness management method and device of SEN ion injection machine table |
WO2018101918A1 (en) | 2016-11-29 | 2018-06-07 | Honeywell International Inc. | An inferential flow sensor |
US10868857B2 (en) | 2017-04-21 | 2020-12-15 | Johnson Controls Technology Company | Building management system with distributed data collection and gateway services |
US10739028B2 (en) | 2017-06-09 | 2020-08-11 | Johnson Controls Technology Company | Thermostat with efficient wireless data transmission |
US10333810B2 (en) | 2017-06-09 | 2019-06-25 | Johnson Controls Technology Company | Control system with asynchronous wireless data transmission |
CN107546998B (en) * | 2017-07-25 | 2019-12-10 | 华南理工大学 | A switching control method based on double-loop predictive control |
US11397171B2 (en) | 2017-09-18 | 2022-07-26 | Ecolab Usa Inc. | Adaptive range flow titration systems and methods with sample conditioning |
US11057213B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-07-06 | Garrett Transportation I, Inc. | Authentication system for electronic control unit on a bus |
JP7035457B2 (en) * | 2017-11-01 | 2022-03-15 | ブラザー工業株式会社 | Parameter update method, parameter update system, and program |
CN108008695A (en) * | 2017-12-05 | 2018-05-08 | 鄂州职业大学 | A kind of numerical-control processing method and control system of intelligent die manufacture |
US11113168B2 (en) * | 2018-03-09 | 2021-09-07 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Distributed architecture for fault monitoring |
CN110246775B (en) * | 2018-03-09 | 2022-05-03 | 联华电子股份有限公司 | Apparatus and method for controlling operation of machine |
AU2019253603B2 (en) | 2018-04-09 | 2024-08-08 | Ecolab Usa Inc. | Methods for colorimetric endpoint detection and multiple analyte titration systems |
US11397170B2 (en) * | 2018-04-16 | 2022-07-26 | Ecolab Usa Inc. | Repetition time interval adjustment in adaptive range titration systems and methods |
EP3611570A1 (en) * | 2018-08-16 | 2020-02-19 | ASML Netherlands B.V. | Method for controlling a manufacturing process and associated apparatuses |
US10700605B1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-30 | Infineon Technologies Austria Ag | Electrical power converter with predictor |
US20210141787A1 (en) | 2019-06-25 | 2021-05-13 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Data collection device, plant monitoring system and data collection method |
CN114930514A (en) * | 2019-11-01 | 2022-08-19 | 玛特森技术公司 | Control system for adaptive control of a thermal processing system |
TWI728576B (en) * | 2019-11-27 | 2021-05-21 | 台灣積體電路製造股份有限公司 | Manufacturing method of semiconductor structure and computer-readable storage medium |
US11429091B2 (en) | 2020-10-29 | 2022-08-30 | Kla Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device and process control system for a semiconductor manufacturing assembly |
JPWO2023106038A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | ||
US20240019818A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-18 | Advanced Energy Industries, Inc. | Adaptive pid controller |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3777128A (en) * | 1972-03-31 | 1973-12-04 | Kearney & Trecker Corp | Input data sampling scheme for computer controlled machine tools |
US5740033A (en) * | 1992-10-13 | 1998-04-14 | The Dow Chemical Company | Model predictive controller |
JP3293680B2 (en) * | 1993-03-08 | 2002-06-17 | 中部電力株式会社 | Discrete-time model reference type adaptive steam temperature controller for thermal power boiler |
US5519605A (en) * | 1994-10-24 | 1996-05-21 | Olin Corporation | Model predictive control apparatus and method |
US5896294A (en) * | 1997-03-11 | 1999-04-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for inspecting manufactured products for defects in response to in-situ monitoring |
US5926690A (en) * | 1997-05-28 | 1999-07-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Run-to-run control process for controlling critical dimensions |
US6161054A (en) * | 1997-09-22 | 2000-12-12 | On-Line Technologies, Inc. | Cell control method and apparatus |
JPH11272305A (en) * | 1998-03-23 | 1999-10-08 | Toshiba Corp | Plant control device |
US6248602B1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-06-19 | Amd, Inc. | Method and apparatus for automated rework within run-to-run control semiconductor manufacturing |
US6337217B1 (en) * | 2000-02-14 | 2002-01-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for improved focus in optical processing |
US6245581B1 (en) * | 2000-04-19 | 2001-06-12 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for control of critical dimension using feedback etch control |
-
2001
- 2001-09-07 AU AU2001288856A patent/AU2001288856A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-07 JP JP2002527875A patent/JP2004509407A/en active Pending
- 2001-09-07 KR KR1020037003813A patent/KR100824443B1/en active IP Right Grant
- 2001-09-07 DE DE60104705T patent/DE60104705T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-07 WO PCT/US2001/028003 patent/WO2002023289A2/en active IP Right Grant
- 2001-09-07 EP EP01968618A patent/EP1317694B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-07 CN CNB01815736XA patent/CN1186700C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-12 TW TW090122535A patent/TW563218B/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-03-08 US US11/075,401 patent/US6988017B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7840298B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-11-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and system for advanced process control using measurement uncertainty as control input |
DE102005046972A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Method for progressive process control e.g. for fabrication of semiconductor components, requires obtaining measurement data from some processed substrates |
US7738986B2 (en) | 2006-10-09 | 2010-06-15 | GlobalFoundries, Inc. | Method and apparatus for compensating metrology data for site bias prior to filtering |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60104705D1 (en) | 2004-09-09 |
AU2001288856A1 (en) | 2002-03-26 |
US20050221514A1 (en) | 2005-10-06 |
US6988017B2 (en) | 2006-01-17 |
WO2002023289A2 (en) | 2002-03-21 |
EP1317694A2 (en) | 2003-06-11 |
TW563218B (en) | 2003-11-21 |
KR20030036791A (en) | 2003-05-09 |
EP1317694B1 (en) | 2004-08-04 |
WO2002023289A3 (en) | 2002-08-29 |
CN1459052A (en) | 2003-11-26 |
KR100824443B1 (en) | 2008-04-23 |
CN1186700C (en) | 2005-01-26 |
JP2004509407A (en) | 2004-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60104705T2 (en) | IMPROVED CONTROL WITH ADAPTIVE SCANNING METHOD FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING | |
DE60207588T2 (en) | STATUS ESTIMATION AND CLASSIFICATION FOR A MANUFACTURING SYSTEM | |
DE60220063T2 (en) | INTEGRATION OF FAULT RECOGNITION WITH RUN-TO-RUN CONTROL | |
DE102009006887B3 (en) | Method and system for semiconductor process control and monitoring using a data quality measure | |
DE60307310T2 (en) | LIKELY-RESTRICTED OPTIMIZATION FOR CONTROLLING A PRODUCTION LINE | |
DE69431822T2 (en) | Device and method for a model-based process control | |
DE10394223B4 (en) | Setting a sampling rate based on state estimation results | |
DE10296328B4 (en) | Process line and method for controlling an etching process | |
DE60111411T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR THE INTEGRATED PROCESS CONTROL STRUCTURE IN TOOL SYSTEMS | |
KR100727049B1 (en) | Method for determining optimal process targets in microelectronic fabrication | |
DE112006002918T5 (en) | Product-related feedback for process control | |
DE112005002576T5 (en) | Error detection system and method based on a weighted principal component analysis | |
DE10393903T5 (en) | Dynamic adaptive sampling rate for model prediction | |
DE102008021558A1 (en) | Process and system for semiconductor process control and monitoring using PCA models of reduced size | |
DE102006009248B4 (en) | Method and system for modeling a product flow in a manufacturing environment through process and facility categorization | |
DE112019000022T5 (en) | Method for marking substrates on the basis of process parameters | |
DE112004002106B4 (en) | Defect detection and control method for ion implantation processes, and system for carrying out the same | |
DE102005024915A1 (en) | Method and system for advanced process control with plant-dependent machine constants | |
DE102005009022A1 (en) | Automatic throughput control system and method of operating the same | |
DE112007000868T5 (en) | Timed moving average filter | |
KR20140032087A (en) | Maintenance method for semiconductor production line | |
DE112018008256B3 (en) | Method for determining a contribution of one of a plurality of devices to a parameter fingerprint, system and computer program product | |
EP1420312A2 (en) | Method, apparatus, data carrier and computer program module for monitoring and regulating a production process | |
DE112006003514T5 (en) | Improved state estimation based on information credibility | |
DE10297636T5 (en) | Automated manufacturing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |